量子计算挽救摩尔定律创新改变企业计算未来

“不要认为搞技术的人试图改变经济模式是一件奇怪的事。”惠普公司全球研发高级副总裁、惠普实验室主任Dick Lampman讲解了客户当今面临的问题和惠普在彻底改变IT经济方面的诸多创新和努力。

10月20日，刚刚步入不惑之年的惠普实验室将自己的创新明星、惠普量子研究发明成果——交叉点阵逻辑门展现在世人面前。这是硅芯片时代以后的纳米技术计算方法，惠普实验室激情宣称其为“向前看10年”的一项颠覆性技术。而诞生还不到一年的惠普实验室中的新生儿——惠普中国实验室，也推出了一系列特别为中国市场打造的创新研究成果。通过加入轰轰烈烈的中国自主创新浪潮，惠普实验室正力图“以创新改变企业计算未来”。

１０亿倍计算功能集于掌心

一直以来，计算机技术的发展都遵循着摩尔定律——在半导体领域，集成电路芯片上晶体管的数量每隔18个月便会翻一番。摩尔定律已经被奉为圣典执行了30多年，但计算机学家警告说，如果没有技术上的重大突破，由于传统芯片技术的物理局限性，在未来10年内，计算能力和计算速度的提升将走到尽头。那么，10年后我们靠什么来计算？惠普实验室瞄准了量子计算的方向。惠普量子科研小组主任Stan Williams指出，在此方向上，基础物理学的研究表明，计算能力还可以再提高10亿倍，未来处理器的尺寸将只有几纳米见方。他说：“这就相当于把当今所有电脑的计算功能全部集中在你的掌心上。未来10年，计算时代才真正开始。”

2005年，惠普量子研究发明成果交叉点阵逻辑门横空出世。此时，惠普实验室量子科研小组已默默耕耘了10年。这项技术一亮相就成了业界的热门，在“2005年世界十大科技进展”评选中，由570名中国科学院、中国工程院院士进行投票，交叉点阵逻辑门与另两项轰轰烈烈的外太空科技工程——惠更斯号探测器登陆土卫六、彗星“深度撞击”计划同时入选前三名。

惠普实验室量子科研小组成员王士元通过详尽的讲解为我们揭开了量子计算技术的神秘面纱。通常人们认为要实现信号的恢复和反转，需要使用3个终端的组件，不能利用两个终端的组件，而惠普实验室证明人们原来的想象是不对的。惠普实验室研制成功了双稳态、实质的纳米级纵横制的开关，与目前处理器相比，未来的处理器尺寸只有几个纳米见方，而且密度非常高，性能能够呈现数量级的提高。

有了计算和逻辑，就有了取代目前计算机中晶体管的可能。惠普利用纳米计算技术已经实现了信号的恢复和反转。根据测量所得出的试验性的结果，这些逻辑信号的开关已经可以正常工作，实现逻辑的储存、信号的恢复和反转。王士元说：“这就是我们所说的逻辑非。不需要使用纳米级的晶体管，只是通过计算就可以实现。”此外，惠普实验室在纳米存储方面的目标是要取代所有目前的存储方式，达到1Tb的存储容量。

这项有可能改变整个人类生活方式的技术商用前景怎样？惠普公司全球研发高级副总裁、惠普实验室主任Dick Lampman表示：“研究成果诞生后，会有一批比较早的应用出现，比如说在电路的互联等方面。现在人们已经意识到硅片的一些技术缺点，和由此带来的在散热、电源和功率等方面出现的一些问题，量子技术正在为长期商用做着基础准备。”

王士元为量子技术描绘出宏大的远景：“它将成为制造任何产品的基础实现要素，将提升生产任何产品的有用性、效率和可回收性。在信息技术、医疗、交通、建筑等领域，量子技术都将大显身手。而在化妆品领域，它的应用效果已经非常显著。”

应对中国企业规模之痛

“中国企业省一级的系统规模可能比整个欧洲的规模加起来都大。可以说，中国的企业规模是全世界最大的，其集中化的程度在全球也都是独一无二的，在信息和信息管理方面的规模也非常独特。”惠普中国实验室主任许玫君说。因此，惠普中国实验室就肩负起了应对中国企业规模“痛处”的重任。

在中国市场与东方智慧的双重吸引下，惠普中国实验室去年应运而生。目前，惠普中国实验室已经在网格计算、内容管理以及智能信息处理等方面与中国科技界及高校展开了深入的合作研究，包括创建世界上最大的分布式虚拟博物馆，以及利用网格技术整合分布在各重点高校的计算和信息资源等。如利用语义Web技术处理85%以上的非结构化数据；通过浏览自动进行问题重要程度的排序，实现超越关键词检索的多元化检索方式等。许玫君表示：“到中国来，我们看重的是中国的规模、技术、效率、增长，这些给我们的核心IT技术带来了很多挑战。在这里，我们的方向转向下一代IT的研发，一个技术一旦在中国得到发展，那么再推向其他市场就不会有太多问题了。IT技术的未来就在中国这里。”

惠普中国实验室的一个最重要的出发点，是与中国的学术界、企业界和研究机构进行比较紧密的合作。与其他跨国公司的研究层次不同，它关注的是未来3~10年甚至更长时间的新技术，比如量子技术研究。惠普实验室是一个前瞻性的实验室，就像一个科学院。“惠普实验室不是直接在产品规划上努力，它的任务是了解企业开发中的问题在什么地方，等于是从‘外人’的角度去看。有时候，也许从另外一个角度看产品会产生不同的效果。我们通常要看3~5年的趋势，这个趋势也许不会看得很准，因此，我们要承担一些风险，要做大量的假设，小心求证。”许玫君说。

通过一系列技术创新重塑IT经济模式是惠普实验室的信仰。正如Dick Lampman所说：“不要认为搞技术的人试图改变经济模式是一件奇怪的事。”他们正在通过建造富于伸展性的IT基础设施，达到改变IT经济的最高境界，使客户从单纯的投资IT设施硬件、软件，到把更多的精力转移到创新和业务上去。

惠普实验室量子技术历程

１９９９年，惠普量子科研小组主任Ｓｔａｎ Ｗｉｌｌｉａｍｓ和他在惠普及ＵＣＬＡ的同事在７月１６日的《科学》期刊上发表了一篇文章，展示了世界首个电交换分子，确立了其团队在国际上的权威地位。

２００２年９月，在斯德哥尔摩瑞典皇家理工学院成立１７５周年的庆典上，Ｓｔａｎ展示了当时全球密度最高的电子寻址内存——一块只有１平方微米的６４位交叉内存，其面积只相当于一根头发截面的千分之一。该内存还包含了逻辑电路，电路采用惠普实验室协助开发的突破性技术，即纳米压印技术制造。

２００５年２月，ＱＳＲ的研究人员在《应用物理学杂志Ａ》（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ａ）发表了一篇研究报告，提出在分子级将不再需要晶体管，结束晶体管半个世纪以来一直作为计算机基本元件的历史。

２００５年３月，惠普举办了首次国际纳米技术研讨会，邀请了１６位来自于大学、政府和工业实验室的科学家，为受邀的国际研究人员作演讲。

２００５年６月，惠普宣布在利用编码理论设计未来纳米电路方面已探索出新的方法，该方法目前已应用到一些计算机存储和电信应用中。惠普提出，通过这些新方法，可以利用价格低廉的器件量产优质的纳米芯片，而当前的技术继续发展下去，其所需的制造器件的价格将是前者的１０００倍。

原文发布时间为：2017年01月17日

本文作者：Doho

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