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(shí)，Peter Chapman談到IonQ擴(kuò)展計(jì)算機(jī)和提供業(yè)務(wù)價(jià)值的計(jì)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?dòng)涗洝?/p>

Q：是什么讓你投入到量子計(jì)算領(lǐng)域？

A：當(dāng)我查看維基百科時(shí)，關(guān)于量子計(jì)算的部分還是空白。所以我想：好吧，我要從事量子計(jì)算工作，相信25年后，它會(huì)填補(bǔ)維基百科的空白。我學(xué)會(huì)的第一臺(tái)計(jì)算機(jī)是PDP-11，從PDP-11到今天的量子計(jì)算機(jī)是一段有趣的旅程。

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

A：這是一個(gè)很好的問題。老實(shí)說，這就像1980年的硅，每個(gè)公司都在競(jìng)爭(zhēng)，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(dāng)時(shí)各個(gè)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(jìn)行擴(kuò)展？什么時(shí)候需要擴(kuò)展？肯定需要糾錯(cuò)，但要拖延到糾錯(cuò)的時(shí)間越長(zhǎng)越好，糾錯(cuò)將產(chǎn)生成本，因?yàn)樾枰拇罅康牧孔颖忍夭拍苓M(jìn)行糾錯(cuò)。因此，我們先要獲得足夠的性能，才能實(shí)現(xiàn)我們的量子優(yōu)勢(shì)。

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

Q：關(guān)于擴(kuò)展，您認(rèn)為需要多大的計(jì)算機(jī)才能為大量客戶群提供足夠的業(yè)務(wù)價(jià)值？

A：在學(xué)術(shù)上存在的問題：什么時(shí)候能達(dá)到實(shí)現(xiàn)經(jīng)典計(jì)算機(jī)做不到的事情的地步？對(duì)我們來說，真正的問題是：我們的量子計(jì)算機(jī)和量子算法能否提供商業(yè)價(jià)值？即使使用我們現(xiàn)有的量子計(jì)算機(jī)，我們也可以提出在我們的硬件上運(yùn)行的算法，特別是在機(jī)器學(xué)習(xí)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(jí)計(jì)算機(jī)。但我認(rèn)為，客戶不在乎這個(gè)。學(xué)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(jià)值，還需要硬件之外的軟件。現(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(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)，您對(duì)全棧與硬件有何看法？

A：確實(shí)，我們需要揚(yáng)長(zhǎng)避短，在我們擅長(zhǎng)的應(yīng)用層進(jìn)行深耕。我們有一個(gè)利用我們硬件運(yùn)行的操作系統(tǒng)，以及一組編譯器和工具，人們?cè)谑褂梦覀兊牧孔佑?jì)算機(jī)時(shí)，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(kù)。在這方面，IonQ非常獨(dú)特，因?yàn)榧词故俏覀兊母?jìng)爭(zhēng)對(duì)手，他們的框架都運(yùn)行在IonQ硬件之上。因此，我認(rèn)為IonQ是唯一可以在IonQ硬件上運(yùn)行我們競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的每個(gè)工具集的地方，這是獨(dú)一無二的。

例如，Q#無法在其他平臺(tái)上運(yùn)行，但可以在我們的硬件上運(yùn)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)手無法企及。

Q：那么服務(wù)層呢？您提到了機(jī)器學(xué)習(xí)。機(jī)器學(xué)習(xí)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(shí)與所有軟件平臺(tái)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(yùn)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(gè)規(guī)模雖小但在不斷壯大的應(yīng)用團(tuán)隊(duì)，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?yàn)樗麄冃枰邆涮囟ㄓ趹?yīng)用程序的專業(yè)知識(shí)。因此，如果有供應(yīng)鏈問題，他們會(huì)傾向于去找一家供應(yīng)鏈公司，這個(gè)供應(yīng)鏈公司可能使用量子，也可能不會(huì)使用量子，不一定必須是量子軟件或硬件公司。對(duì)此您怎么看？

A：嗯，這是事實(shí)。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(jī)器學(xué)習(xí)和化學(xué)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(shí)才能解決問題。

我記得我的第一臺(tái)Apple II是在6502處理器上安裝的，我父親是一名天體物理學(xué)家，他打算和我做一個(gè)視頻游戲，游戲名字叫Rock Belter Hounds，是一個(gè)關(guān)于太陽系的太空游戲。我們?cè)贏pple II上繪制了一些橢圓形，使用浮點(diǎn)來表示行星，在舊的6502上生成一個(gè)橢圓花了幾個(gè)小時(shí)。當(dāng)我們用整數(shù)查找和整數(shù)數(shù)學(xué)替換所有的浮點(diǎn)數(shù)學(xué)時(shí)，大大縮短了生成一個(gè)橢圓需要的時(shí)間。

這就是我們現(xiàn)在在量子方面所處的位置，我們需要對(duì)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(huì)運(yùn)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?cè)贏pple II中所做的那樣。因此，我認(rèn)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(xué)模型，因?yàn)镻FAS是一個(gè)重大問題，我們能為解決方案做出貢獻(xiàn)，這會(huì)影響到每個(gè)人。就我個(gè)人而言，我真的很喜歡機(jī)器學(xué)習(xí)的東西，它也是我的背景，看到機(jī)器學(xué)習(xí)的進(jìn)步真的很高興。我們已經(jīng)證明，我們可以在量子計(jì)算機(jī)和經(jīng)典硬件上創(chuàng)建機(jī)器學(xué)習(xí)模型，其中黑匣子捕獲的信號(hào)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(jì)算機(jī)可以創(chuàng)建這種復(fù)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(gè)人都可以用更小的數(shù)據(jù)集來做到這一點(diǎn)，這也非?？?，我們正在使大型機(jī)器學(xué)習(xí)民主化。

Q：客戶擔(dān)心功耗嗎？這是他們可能選擇使用量子計(jì)算機(jī)的原因之一嗎？

A：將更多的英特爾處理器放入超級(jí)計(jì)算機(jī)很容易，但它消耗了一個(gè)小城市的電力，那么誰能負(fù)擔(dān)得起呢？因此，如果我們?cè)讷@得更多的計(jì)算能力時(shí)，不能讓功耗隨之線性增長(zhǎng)。有人說一些最大的超級(jí)計(jì)算機(jī)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(jì)數(shù)據(jù)表明，美國(guó)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(jì)算機(jī)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(gè)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(gè)65,000平方英尺的新中心。因?yàn)槲覀冃枰獢U(kuò)大制造業(yè)務(wù)，以滿足預(yù)計(jì)的未來需求。我們要在大學(xué)公園建造更多的量子計(jì)算機(jī)，另外，西雅圖的小組將致力于量子計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品化。今天的許多量子計(jì)算機(jī)都是非常脆弱的定制系統(tǒng)，是由物理學(xué)家精心創(chuàng)造的。無論是我們的量子計(jì)算機(jī)，還是超導(dǎo)的或其他的量子計(jì)算機(jī)，在芯片上能放置的量子比特?cái)?shù)遲早都會(huì)達(dá)到極限，但所有的量子計(jì)算機(jī)都要達(dá)到規(guī)模，所以需要跨越多個(gè)QPU，將它們聯(lián)網(wǎng)在一起。

但需要降低量子計(jì)算機(jī)的成本，這樣才能達(dá)到規(guī)模。今天的超級(jí)計(jì)算機(jī)由20萬個(gè)處理器組成。我們需要考慮如何集成到一個(gè)數(shù)據(jù)中心，那里有數(shù)千臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，這些計(jì)算機(jī)都聯(lián)網(wǎng)在一起，它們都像一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)一樣，作為一個(gè)整體工作。這些單個(gè)單元的成本真的很昂貴，量子計(jì)算將像歐洲核子研究中心一樣，一個(gè)國(guó)家才能負(fù)擔(dān)得起。IonQ的愿景是，我們希望擁有數(shù)千臺(tái)量子計(jì)算機(jī)。因此，在西雅圖中心，將研究一種機(jī)架式量子計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)的占地面積比現(xiàn)有的要小得多，并且維護(hù)更方便。

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

Q：如果您能和一位量子巨人共進(jìn)晚餐，您希望那個(gè)人是誰呢？

A：首先，我想和很多量子大師共進(jìn)晚餐，這很有趣。我希望可以有機(jī)會(huì)聽費(fèi)曼的講座，我父親聽他的講座時(shí)，我還太小。如果能和費(fèi)曼共進(jìn)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(yùn)，我們現(xiàn)在擁有一支偉大的團(tuán)隊(duì)。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(jì)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(huì)做好我交給他們的工作，我盡量不對(duì)他們進(jìn)行微觀管理。因?yàn)槿绻搅宋⒂^管理的地步，我們可能會(huì)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(dú)立運(yùn)營(yíng)的人，而無需我進(jìn)行大量監(jiān)督，很幸運(yùn)我們組建了這樣的團(tuán)隊(duì)。

Q：您對(duì)客戶有什么建議？在考慮量子計(jì)算機(jī)時(shí)該做什么和不該做什么?

A：這是一個(gè)很好的問題。需要做出預(yù)測(cè)：量子計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用什么時(shí)候開始比現(xiàn)有的更好？一些公司出局是因?yàn)樗麄儾淮蛩阍谑昊蚋L(zhǎng)時(shí)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(gè)算法量子比特，這意味著能夠創(chuàng)建具有大約3，600個(gè)門的應(yīng)用程序。我們預(yù)計(jì)，量子比特若具有這種保真度和數(shù)量，將能超過當(dāng)今經(jīng)典計(jì)算機(jī)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(jī)上做光學(xué)字符識(shí)別，但手機(jī)還不夠好，我們需要相機(jī)的焦距、處理器、內(nèi)存和相機(jī)的分辨率必須比市售的要好得多。我們預(yù)計(jì)兩年后，有人會(huì)推出一部能滿足我們硬件需求的手機(jī)。于是我們告訴自己：“創(chuàng)建這個(gè)軟件需要兩年時(shí)間。因此，現(xiàn)在是開始開發(fā)該應(yīng)用程序的時(shí)候了?！辈痪们?，我們所需要的手機(jī)果然推出了，與此同時(shí)，我們的軟件也已經(jīng)準(zhǔn)備好了，該應(yīng)用程序在世界移動(dòng)通信大會(huì)上贏得了年度最佳移動(dòng)應(yīng)用程序。

當(dāng)硬件到來時(shí)，我們已經(jīng)為它做好了準(zhǔn)備。因此，我要對(duì)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(shí)現(xiàn)了。大約兩年后，我們有望達(dá)到64個(gè)算法量子比特。人們需要兩年時(shí)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(huì)感到驚訝，編寫一個(gè)經(jīng)典的應(yīng)用程序需要兩年時(shí)間。它涉及的不僅僅是創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)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(tuán)隊(duì)將不得不去創(chuàng)建這些算法。大型財(cái)富1000強(qiáng)的公司也會(huì)面臨落后的風(fēng)險(xiǎn)，隨著時(shí)間的推移，前瞻性的預(yù)測(cè)和規(guī)劃將變得更加關(guān)鍵。

編譯：卉可

編輯：慕一