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(kāi)始

　　它有多快？

　　為什么那么快？

　　那么快的意義是什么？

　　中國(guó)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(guó)內(nèi)外科技界的新聞：

　　5月3日，科技界迎來(lái)了一則重磅消息：世界上第一臺(tái)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(guó)科學(xué)院5月3日在上海舉行新聞發(fā)布會(huì)，對(duì)外發(fā)布了這一消息，這個(gè)“世界首臺(tái)”是貨真價(jià)實(shí)的“中國(guó)造”，屬中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉教授及其同事陸朝陽(yáng)、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(guò)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(chē)，量子計(jì)算機(jī)的速度就好比飛機(jī)。例如，一臺(tái)操縱50個(gè)微觀粒子的量子計(jì)算機(jī)，對(duì)特定問(wèn)題的處理能力可超過(guò)目前最快的“神威·太湖之光”超級(jí)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(guó)際角逐的焦點(diǎn)。在光子體系，潘建偉團(tuán)隊(duì)在國(guó)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(guó)際領(lǐng)先水平。在超導(dǎo)體系，2015年，谷歌、美國(guó)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(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)打破。

　　記者從中國(guó)科學(xué)院發(fā)布會(huì)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(guò)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(cè)量。

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

　　潘建偉說(shuō)，這是歷史上第一臺(tái)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(zhǎng)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(shuō)量子計(jì)算機(jī)和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)，快是最為簡(jiǎn)單粗暴的。

　　理論上來(lái)說(shuō)，量子計(jì)算機(jī)能夠把傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)耗百萬(wàn)年級(jí)別時(shí)間處理的問(wèn)題在短短的幾秒鐘解決。

　　就目前的情況來(lái)說(shuō)，谷歌量子人工智能實(shí)驗(yàn)室的量子計(jì)算機(jī)目前測(cè)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(guó)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(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)算速度的百億倍以上！

　　快，能夠解決很多問(wèn)題，比如我們?cè)陬A(yù)測(cè)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(lèi)在分析問(wèn)題上的聰明才智，有點(diǎn)巧婦難為無(wú)米之炊的意思。

　　同樣的道理，在預(yù)測(cè)地震、海嘯等極端災(zāi)害的時(shí)候，搖撼等檢測(cè)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(guò)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(lèi)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(duì)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(lèi)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(lái)，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(wú)疑能夠給人類(lèi)爭(zhēng)取到更多的時(shí)間和空間來(lái)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(guò)程也可以減少小白鼠和其他對(duì)于動(dòng)物和人類(lèi)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的傷害。

　　對(duì)于交通來(lái)說(shuō)，大城市的擁堵是大家很難受的。要想解決這個(gè)問(wèn)題，除了提高公共交通的使用比例，減少無(wú)謂的私家車(chē)出行以外，通過(guò)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(duì)性的措施，把堵城化解于無(wú)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(wèn)題，也會(huì)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(guó)電氣和電子工程協(xié)會(huì)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)主席的預(yù)測(cè)，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(shuō)，如果摩爾定律真的在2020年沒(méi)法繼續(xù)下去，那么人類(lèi)科學(xué)研究的推進(jìn)速度很有可能會(huì)受到極大的抑制。

　　解決經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的殺手锏

　　不過(guò)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(chǔ)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(wèn)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(lái)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?lèi)的思考模式和計(jì)算機(jī)做一個(gè)對(duì)比會(huì)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(lèi)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(wèn)題，恐怕人工智能永遠(yuǎn)也不會(huì)和人類(lèi)在意識(shí)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(huì)產(chǎn)生比較大的偏差，甚至以傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)建立起來(lái)的分析模型可能根本就不能適用于現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(jiǎn)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(guó)會(huì)圖書(shū)館某一本書(shū)的某頁(yè)上找到一個(gè)字母“X”，這幾乎是不可能的，因?yàn)槟抢镉?000萬(wàn)冊(cè)書(shū)。但是如果你處于5000萬(wàn)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(shū)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(shū)。而量子計(jì)算機(jī)卻能將你復(fù)制出5000萬(wàn)個(gè)，每個(gè)只需翻找一本書(shū)即可。

　　簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，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(kāi)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(ài)因斯坦稱(chēng)之為幽靈！

　　幽靈這個(gè)詞聽(tīng)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(wèn)題會(huì)發(fā)現(xiàn)，所謂幽靈不正是我們?nèi)祟?lèi)自己的思維方式嗎？

　　所以，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)解決不了的和人類(lèi)思考模式相關(guān)的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，投資問(wèn)題等等一些列抉擇性的問(wèn)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(lèi)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(lèi)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(duì)于人工智能來(lái)說(shuō)，插上人類(lèi)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(lèi)智能”了！

　　尾評(píng)

　　科技才是第一生產(chǎn)力。接下里的科技發(fā)展趨勢(shì)，最為重要的，其實(shí)并不在于我們常見(jiàn)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(huì)成為人類(lèi)有史以來(lái)最為厲害的科技突破。