IonQ的CEO Peter Chapma，從70年代中期就從事高科技行業(yè)，至今已有45年左右。在接受媒體采訪時，Peter Chapman談到IonQ擴展計算機和提供業(yè)務(wù)價值的計劃、量子客戶的最佳應(yīng)用程序開發(fā)合作伙伴、IonQ的新量子制造工廠、他的招聘理念等。本文整理了相關(guān)訪談記錄。

Q：是什么讓你投入到量子計算領(lǐng)域？

A：當我查看維基百科時，關(guān)于量子計算的部分還是空白。所以我想：好吧，我要從事量子計算工作，相信25年后，它會填補維基百科的空白。我學會的第一臺計算機是PDP-11，從PDP-11到今天的量子計算機是一段有趣的旅程。

Q：客戶通常關(guān)注更大的計算機和糾錯能力，以便擴展現(xiàn)有技術(shù)。每個CEO都說他們的技術(shù)是最好的，無論是超導還是離子阱等路線。您怎么看？您有什么計劃來擴大量子計算機規(guī)模？

A：這是一個很好的問題。老實說，這就像1980年的硅，每個公司都在競爭，一開始并未明確最重要的是產(chǎn)量、晶體管數(shù)量、柵極速度和制造成本，當時各個公司使用了各種不同的技術(shù)和方法。所以現(xiàn)在的問題是，如何進行擴展？什么時候需要擴展？肯定需要糾錯，但要拖延到糾錯的時間越長越好，糾錯將產(chǎn)生成本，因為需要消耗大量的量子比特才能進行糾錯。因此，我們先要獲得足夠的性能，才能實現(xiàn)我們的量子優(yōu)勢。

這涉及到：減少系統(tǒng)中的噪聲和錯誤率，以及平均兩個量子比特門的保真度。要注意的是：真正重要的是平均兩個量子比特門的保真度，而不是最好的兩個量子比特門的保真度。一對做得很好的量子比特并不能構(gòu)成算法，需要每一對量子比特都做得相當好，所以我們強調(diào)的是平均兩個量子比特門保真度。它還有另一種好處：所需的糾錯量是對應(yīng)錯誤的一個函數(shù)。因此，我們的目標是在原生門中達到大約 99.99%的保真度，然后再使用糾錯來突破極限，這讓我們具備核心競爭力。如今，離子阱具有業(yè)內(nèi)最佳的門保真度。

Q：關(guān)于擴展，您認為需要多大的計算機才能為大量客戶群提供足夠的業(yè)務(wù)價值？

A：在學術(shù)上存在的問題：什么時候能達到實現(xiàn)經(jīng)典計算機做不到的事情的地步？對我們來說，真正的問題是：我們的量子計算機和量子算法能否提供商業(yè)價值？即使使用我們現(xiàn)有的量子計算機，我們也可以提出在我們的硬件上運行的算法，特別是在機器學習方面，能擊敗最好的經(jīng)典算法。盡管硬件還不如最好的經(jīng)典超級計算機。但我認為，客戶不在乎這個。學術(shù)問題并不重要，關(guān)鍵是我們有更好的工具嗎？

Q：為了提供客戶價值，還需要硬件之外的軟件?，F(xiàn)在，一些公司擁有更多的全棧產(chǎn)品、顧問大軍、大型生態(tài)系統(tǒng)和硬件等。您如何在該市場中競爭，您對全棧與硬件有何看法？

A：確實，我們需要揚長避短，在我們擅長的應(yīng)用層進行深耕。我們有一個利用我們硬件運行的操作系統(tǒng)，以及一組編譯器和工具，人們在使用我們的量子計算機時，甚至可能不知道他們正在使用量子技術(shù)。還有Qiskit層和位于上面的庫。在這方面，IonQ非常獨特，因為即使是我們的競爭對手，他們的框架都運行在IonQ硬件之上。因此，我認為IonQ是唯一可以在IonQ硬件上運行我們競爭對手的每個工具集的地方，這是獨一無二的。

例如，Q#無法在其他平臺上運行，但可以在我們的硬件上運行。因此，重要的是：我們要確保自身硬件與所有現(xiàn)有軟件都能很好地配合使用。人們一直急于確保他們的軟件與IonQ硬件配合使用，使競爭對手無法企及。

Q：那么服務(wù)層呢？您提到了機器學習。機器學習是通用的，您是怎么做到使其服務(wù)于特定客戶？

A：原因之一是我們確實與所有軟件平臺具有完整的軟件兼容性。如果在Qiskit或其他方面有突破，那將在我們的硬件上良好運行，但我們也與三家云提供商合作，我們有和埃森哲這樣的公司密切合作。此外，我們內(nèi)部還有一個規(guī)模雖小但在不斷壯大的應(yīng)用團隊，他們也一直直接與客戶合作。

Q：有些客戶不太愿意與硬件或量子軟件供應(yīng)商合作，因為他們需要具備特定于應(yīng)用程序的專業(yè)知識。因此，如果有供應(yīng)鏈問題，他們會傾向于去找一家供應(yīng)鏈公司，這個供應(yīng)鏈公司可能使用量子，也可能不會使用量子，不一定必須是量子軟件或硬件公司。對此您怎么看？

A：嗯，這是事實。我們不能在所有方面成為專家，所以必須清楚要專攻的是什么。所以我們決定將IonQ的應(yīng)用和精力集中在機器學習和化學領(lǐng)域。還有許多其他領(lǐng)域可以關(guān)注，但還需要有一些領(lǐng)域的專業(yè)知識才能解決問題。

我記得我的第一臺Apple II是在6502處理器上安裝的，我父親是一名天體物理學家，他打算和我做一個視頻游戲，游戲名字叫Rock Belter Hounds，是一個關(guān)于太陽系的太空游戲。我們在Apple II上繪制了一些橢圓形，使用浮點來表示行星，在舊的6502上生成一個橢圓花了幾個小時。當我們用整數(shù)查找和整數(shù)數(shù)學替換所有的浮點數(shù)學時，大大縮短了生成一個橢圓需要的時間。

這就是我們現(xiàn)在在量子方面所處的位置，我們需要對算法保持敏銳，并能利用硬件真正深入人心。我想說的是，我們已經(jīng)一次又一次地看到人們研發(fā)應(yīng)用程序，第一次可能不會運行。我們將與他們坐下來討論，優(yōu)化他們的算法，以更好地利用硬件的功能，就像40年前我們在Apple II中所做的那樣。因此，我認為從事應(yīng)用程序工作的人員與硬件供應(yīng)商合作非常重要，通過合作來優(yōu)化他們的特定應(yīng)用程序，從而真正獲得最佳性能。

Q：您已經(jīng)與不少客戶合作過，您最引以為豪的研究案例是什么？

A：我很喜歡我們與埃森哲（Accenture）合作開發(fā)分解PFAS（永恒分子）的化學模型，因為PFAS是一個重大問題，我們能為解決方案做出貢獻，這會影響到每個人。就我個人而言，我真的很喜歡機器學習的東西，它也是我的背景，看到機器學習的進步真的很高興。我們已經(jīng)證明，我們可以在量子計算機和經(jīng)典硬件上創(chuàng)建機器學習模型，其中黑匣子捕獲的信號要比經(jīng)典的多，這非?？帷?/p>

另外，我們可以擊敗最好的經(jīng)典算法，但提交的功能數(shù)據(jù)集減少了1000倍。利用Chat GPT之類的東西創(chuàng)建該模型非常昂貴。也許在未來利用量子計算機可以創(chuàng)建這種復雜模型，但這些模型只能由世界上最大的公司創(chuàng)建?，F(xiàn)在突然之間，每個人都可以用更小的數(shù)據(jù)集來做到這一點，這也非?？幔覀冋谑勾笮蜋C器學習民主化。

Q：客戶擔心功耗嗎？這是他們可能選擇使用量子計算機的原因之一嗎？

A：將更多的英特爾處理器放入超級計算機很容易，但它消耗了一個小城市的電力，那么誰能負擔得起呢？因此，如果我們在獲得更多的計算能力時，不能讓功耗隨之線性增長。有人說一些最大的超級計算機開始消耗胡佛水壩的電力，如果這是真的，那就太可怕了。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，美國電網(wǎng)中有很大一部分正在為數(shù)據(jù)中心供電，也許可以用能耗更低的量子計算機來替換大量數(shù)據(jù)中心。

Q：您宣布要建立制造中心，為什么需要一個制造中心，您將要制造什么呢？規(guī)模有多大？

A：我們要在西雅圖開設(shè)一個65,000平方英尺的新中心。因為我們需要擴大制造業(yè)務(wù)，以滿足預計的未來需求。我們要在大學公園建造更多的量子計算機，另外，西雅圖的小組將致力于量子計算機的產(chǎn)品化。今天的許多量子計算機都是非常脆弱的定制系統(tǒng)，是由物理學家精心創(chuàng)造的。無論是我們的量子計算機，還是超導的或其他的量子計算機，在芯片上能放置的量子比特數(shù)遲早都會達到極限，但所有的量子計算機都要達到規(guī)模，所以需要跨越多個QPU，將它們聯(lián)網(wǎng)在一起。

但需要降低量子計算機的成本，這樣才能達到規(guī)模。今天的超級計算機由20萬個處理器組成。我們需要考慮如何集成到一個數(shù)據(jù)中心，那里有數(shù)千臺量子計算機，這些計算機都聯(lián)網(wǎng)在一起，它們都像一臺超級計算機一樣，作為一個整體工作。這些單個單元的成本真的很昂貴，量子計算將像歐洲核子研究中心一樣，一個國家才能負擔得起。IonQ的愿景是，我們希望擁有數(shù)千臺量子計算機。因此，在西雅圖中心，將研究一種機架式量子計算機，該計算機的占地面積比現(xiàn)有的要小得多，并且維護更方便。

我們現(xiàn)在正在研究量子計算機網(wǎng)絡(luò)，這不是為了通信，而是為了計算，在QPU之間進行糾纏。要做到這一點，需要大量的量子計算機。

Q：如果您能和一位量子巨人共進晚餐，您希望那個人是誰呢？

A：首先，我想和很多量子大師共進晚餐，這很有趣。我希望可以有機會聽費曼的講座，我父親聽他的講座時，我還太小。如果能和費曼共進晚餐，那真是太棒了。

Q：關(guān)于高管招聘，您希望IonQ招聘哪種類型的人才？

A：很幸運，我們現(xiàn)在擁有一支偉大的團隊。我們已經(jīng)從最好的公司中挑選，并設(shè)法吸引了一些優(yōu)秀的公司高管，他們來自Blue Origin，谷歌和Facebook等公司。我贊同比爾蓋茨的理念，在20世紀90年代，微軟是山丘之王。有人問比爾：你成功的秘訣是什么？他說：‘招聘人才，我相信他們會做好我交給他們的工作，我盡量不對他們進行微觀管理。因為如果到了微觀管理的地步，我們可能會有問題’。因此，我希望招聘能夠占據(jù)我們業(yè)務(wù)的一部分，并完全獨立運營的人，而無需我進行大量監(jiān)督，很幸運我們組建了這樣的團隊。

Q：您對客戶有什么建議？在考慮量子計算機時該做什么和不該做什么?

A：這是一個很好的問題。需要做出預測：量子計算機及其應(yīng)用什么時候開始比現(xiàn)有的更好？一些公司出局是因為他們不打算在十年或更長時間內(nèi)擁有硬件。IonQ 已經(jīng)制作了一份路線圖，顯示從現(xiàn)在起的短短兩年內(nèi)，我們將擁有64個算法量子比特，這意味著能夠創(chuàng)建具有大約3，600個門的應(yīng)用程序。我們預計，量子比特若具有這種保真度和數(shù)量，將能超過當今經(jīng)典計算機的能力。

我們也利用這些信息來確定：我們將在哪里投資我們的軟件資源來創(chuàng)建應(yīng)用程序。比如我們想在手機上做光學字符識別，但手機還不夠好，我們需要相機的焦距、處理器、內(nèi)存和相機的分辨率必須比市售的要好得多。我們預計兩年后，有人會推出一部能滿足我們硬件需求的手機。于是我們告訴自己：“創(chuàng)建這個軟件需要兩年時間。因此，現(xiàn)在是開始開發(fā)該應(yīng)用程序的時候了?！辈痪们埃覀兯枰氖謾C果然推出了，與此同時，我們的軟件也已經(jīng)準備好了，該應(yīng)用程序在世界移動通信大會上贏得了年度最佳移動應(yīng)用程序。

當硬件到來時，我們已經(jīng)為它做好了準備。因此，我要對客戶說的是，如果你看看IonQ的路線圖，幾年前我們發(fā)布了一些技術(shù)里程碑，現(xiàn)在已經(jīng)很好地實現(xiàn)了。大約兩年后，我們有望達到64個算法量子比特。人們需要兩年時間才能創(chuàng)建生產(chǎn)就緒的應(yīng)用程序。任何首席執(zhí)行官都不會感到驚訝，編寫一個經(jīng)典的應(yīng)用程序需要兩年時間。它涉及的不僅僅是創(chuàng)建標準應(yīng)用程序，你將不得不找到算法。你不能去GitHub上為你的經(jīng)典東西下載一堆算法。你的團隊將不得不去創(chuàng)建這些算法。大型財富1000強的公司也會面臨落后的風險，隨著時間的推移，前瞻性的預測和規(guī)劃將變得更加關(guān)鍵。

編譯：卉可

編輯：慕一