理解量子計(jì)算機(jī)的顛覆式創(chuàng)新價(jià)值

　　必須從它的暴快開始

　　它有多快？

　　為什么那么快？

　　那么快的意義是什么？

　　中國量子計(jì)算機(jī)，創(chuàng)世界紀(jì)錄

　　昨天，中科院官網(wǎng)的這條新聞，引起了巨大關(guān)注。

　　幾乎所有主流媒體同時(shí)跟進(jìn)，發(fā)布了這條震驚國內(nèi)外科技界的新聞：

　　5月3日，科技界迎來了一則重磅消息：世界上第一臺超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)的光量子計(jì)算機(jī)誕生。中國科學(xué)院5月3日在上海舉行新聞發(fā)布會，對外發(fā)布了這一消息，這個(gè)“世界首臺”是貨真價(jià)實(shí)的“中國造”，屬中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉教授及其同事陸朝陽、朱曉波等，聯(lián)合浙江大學(xué)王浩華教授研究組攻關(guān)突破的成果。

　　量子計(jì)算機(jī)是指利用量子相干疊加原理，理論上具有超快的并行計(jì)算和模擬能力的計(jì)算機(jī)。曾有人打過一個(gè)比方：如果現(xiàn)在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的速度是自行車，量子計(jì)算機(jī)的速度就好比飛機(jī)。例如，一臺操縱50個(gè)微觀粒子的量子計(jì)算機(jī)，對特定問題的處理能力可超過目前最快的“神威·太湖之光”超級計(jì)算機(jī)。

　　多粒子糾纏的操縱作為量子計(jì)算的技術(shù)制高點(diǎn)，一直是國際角逐的焦點(diǎn)。在光子體系，潘建偉團(tuán)隊(duì)在國際上率先實(shí)現(xiàn)了五光子、六光子、八光子和十光子糾纏，一直保持著國際領(lǐng)先水平。在超導(dǎo)體系，2015年，谷歌、美國航天航空局和加州大學(xué)圣芭芭拉分校宣布實(shí)現(xiàn)了9個(gè)超導(dǎo)量子比特的高精度操縱。這個(gè)記錄在2017年被中國科學(xué)家團(tuán)隊(duì)打破。

　　記者從中國科學(xué)院發(fā)布會上獲悉，潘建偉、朱曉波、王浩華等自主研發(fā)了10比特超導(dǎo)量子線路樣品，通過發(fā)展全局糾纏操作，成功實(shí)現(xiàn)了目前世界上最大數(shù)目的超導(dǎo)量子比特的糾纏和完整的測量。

　　實(shí)驗(yàn)測試表明，該原型機(jī)的取樣速度不僅比國際同行類似的實(shí)驗(yàn)加快至少24000倍，同時(shí)，通過和經(jīng)典算法比較，也比人類歷史上第一臺電子管計(jì)算機(jī)（ENIAC）和第一臺晶體管計(jì)算機(jī)（TRADIC）運(yùn)行速度快10-100倍。

　　潘建偉說，這是歷史上第一臺超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)的基于單光子的量子模擬機(jī)，為最終實(shí)現(xiàn)超越經(jīng)典計(jì)算能力的量子計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。5月2日，該研究成果以長文的形式在線發(fā)表于《自然光子學(xué)》。

　　天下武功唯快不破！

　　要說量子計(jì)算機(jī)和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢，快是最為簡單粗暴的。

　　理論上來說，量子計(jì)算機(jī)能夠把傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)耗百萬年級別時(shí)間處理的問題在短短的幾秒鐘解決。

　　就目前的情況來說，谷歌量子人工智能實(shí)驗(yàn)室的量子計(jì)算機(jī)目前測試水平可以達(dá)到傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)芯片速度的1億倍！

　　而我國阿里和中科院共同成立了一個(gè)量子計(jì)算機(jī)研究室，則表示計(jì)劃在2030年達(dá)到目前頂級計(jì)算機(jī)計(jì)算速度的百億倍以上！

　　快，能夠解決很多問題，比如我們在預(yù)測天氣的時(shí)候，目前常常有錯(cuò)報(bào)或者誤報(bào)的情況，其本質(zhì)就是因?yàn)橛?jì)算機(jī)的運(yùn)算速度不夠快，即使能夠建立起準(zhǔn)確的分析模型，受制于運(yùn)算速度也不能夠完全發(fā)揮人類在分析問題上的聰明才智，有點(diǎn)巧婦難為無米之炊的意思。

　　同樣的道理，在預(yù)測地震、海嘯等極端災(zāi)害的時(shí)候，搖撼等檢測技術(shù)的欠缺是一方面，更為重要的瓶頸還是計(jì)算機(jī)處理信息的能力和按照已有變量得出結(jié)論的信息處理能力薄弱。

　　要知道如果能夠通過計(jì)算機(jī)分析出環(huán)境和天氣的變量，那么不但能夠幫助更多的人及時(shí)脫離危險(xiǎn)，保障財(cái)產(chǎn)安全，減少災(zāi)害的侵襲損失，更重要的是我們就擁有了類似于上帝的能力，可以提前根據(jù)天氣改變和調(diào)整我們的農(nóng)作物和產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)模式。

　　除了對天氣和環(huán)境的分析以外，有了量子計(jì)算機(jī)我們還能夠更快的發(fā)展出解決人類疑難雜癥的靈丹妙藥。比如艾滋病和一些病毒的解藥難以研發(fā)出來，主要就是因?yàn)樽兓乃俣忍?，藥物的研發(fā)速度跟不上病毒的變化速度所致。而一旦有了量子計(jì)算機(jī)，那么無疑能夠給人類爭取到更多的時(shí)間和空間來趕上病毒的步伐。而量子計(jì)算機(jī)下模擬的要發(fā)研發(fā)過程也可以減少小白鼠和其他對于動物和人類實(shí)驗(yàn)過程的傷害。

　　對于交通來說，大城市的擁堵是大家很難受的。要想解決這個(gè)問題，除了提高公共交通的使用比例，減少無謂的私家車出行以外，通過量子計(jì)算機(jī)根據(jù)每一個(gè)人建立起出行的模型，可以極大的幫助政府采取更加有針對性的措施，把堵城化解于無形！

　　那么軍事領(lǐng)域，太空領(lǐng)域，量子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用就更是廣泛了，借助于其極低的能耗、極快的運(yùn)算速度，政府和軍方可以用更少的能源消耗獲得更大的科研進(jìn)展速度。

　　甚至新能源研究領(lǐng)域的一些問題，也會因?yàn)榱孔佑?jì)算機(jī)快速的計(jì)算能力得到解決。

　　量子計(jì)算機(jī)的這種快速計(jì)算能力，在摩爾定律作用下的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)面前顯得極為可貴。因?yàn)椋鶕?jù)美國電氣和電子工程協(xié)會計(jì)算機(jī)協(xié)會主席的預(yù)測，到2020年，摩爾定律作用下的傳統(tǒng)納米晶片也就是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)芯片將達(dá)到極限！

　　也就是說，如果摩爾定律真的在2020年沒法繼續(xù)下去，那么人類科學(xué)研究的推進(jìn)速度很有可能會受到極大的抑制。

　　解決經(jīng)濟(jì)問題的殺手锏

　　不過除了快，量子計(jì)算機(jī)最大的貢獻(xiàn)可能是改變了計(jì)算機(jī)的思考方式！

　　目前計(jì)算機(jī)都是存儲0或者1，即所謂的二進(jìn)制碼，這個(gè)0和1的計(jì)算模式，是現(xiàn)有計(jì)算的核心，也是其處理問題的本質(zhì)方式。當(dāng)我們給計(jì)算機(jī)一個(gè)指令之后，計(jì)算機(jī)必須按照一定的秩序來檢索或者計(jì)算，從而給出我們一個(gè)結(jié)果，或者執(zhí)行某一個(gè)指令。

　　如果我們把我們?nèi)祟惖乃伎寄Ｊ胶陀?jì)算機(jī)做一個(gè)對比會發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)是線性的，而我們的思維則往往是并行、多元、甚至跳躍的，這種思維方式的差異是人類和目前計(jì)算機(jī)及人工智能本質(zhì)上的差別，如果不解決這個(gè)問題，恐怕人工智能永遠(yuǎn)也不會和人類在意識水平上處于同一水準(zhǔn)。

　　同時(shí)也正是因?yàn)檫@種思維方式的差異，導(dǎo)致我們的政府包括金融機(jī)構(gòu)，在制定經(jīng)濟(jì)政策、交易政策、投資策略時(shí)往往會產(chǎn)生比較大的偏差，甚至以傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)建立起來的分析模型可能根本就不能適用于現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展。

　　而量子計(jì)算機(jī)則和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)在思考方式上有本質(zhì)的不同。這里暴哥舉一個(gè)簡單例子，是網(wǎng)上一段比較流行的橋段：

　　想像一下，你被要求5分鐘內(nèi)在國會圖書館某一本書的某頁上找到一個(gè)字母“X”，這幾乎是不可能的，因?yàn)槟抢镉?000萬冊書。但是如果你處于5000萬個(gè)平行現(xiàn)實(shí)中，每個(gè)現(xiàn)實(shí)都可以查看不同的書籍，你肯定能在其中某個(gè)現(xiàn)實(shí)中找到這個(gè)“X”。在這個(gè)假設(shè)中，普通計(jì)算機(jī)就是像瘋子一樣的那個(gè)你，需要5分鐘內(nèi)找遍盡可能多的書。而量子計(jì)算機(jī)卻能將你復(fù)制出5000萬個(gè)，每個(gè)只需翻找一本書即可。

　　簡單的來說，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)是按部就班，以一定秩序的檢索，而量子計(jì)算機(jī)則是同時(shí)展開多重研究。

　　量子計(jì)算機(jī)的這種特性是因?yàn)榱孔颖忍?，可以同一時(shí)間存在于兩種狀態(tài)！愛因斯坦稱之為幽靈！

　　幽靈這個(gè)詞聽著有些詭異，但是如果我們不以物理的角度解讀而是從思維方式的角度理解問題會發(fā)現(xiàn)，所謂幽靈不正是我們?nèi)祟愖约旱乃季S方式嗎？

　　所以，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)解決不了的和人類思考模式相關(guān)的經(jīng)濟(jì)問題，投資問題等等一些列抉擇性的問題都有可能在量子計(jì)算機(jī)面前得到更加完美的解決。

　　試想，在一種人類思考方式進(jìn)行超高速計(jì)算的量子計(jì)算機(jī)作用下，我們的群體性行為，我們的思想變化，我們情緒變化，都不再計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是難以估量，難以企及的東西，而一旦這些人類思維方式和情感變化等最為復(fù)雜的因素被破解，那么經(jīng)濟(jì)周期將更加平整，經(jīng)濟(jì)政策的制定也將更加符合規(guī)律。

　　對于人工智能來說，插上人類思考方式的翅膀，人工智能可能就不再是“人工智能”了，而是“人類智能”了！

　　尾評

　　科技才是第一生產(chǎn)力。接下里的科技發(fā)展趨勢，最為重要的，其實(shí)并不在于我們常見的“鋼筋鐵骨”，而是在看似有形，實(shí)則有點(diǎn)虛幻縹緲的“腦”科學(xué)。

　　量子計(jì)算機(jī)和真人工智能等領(lǐng)域，一定會成為人類有史以來最為厲害的科技突破。