量子計算機是什么？世界上第一臺超越早期經(jīng)典計算機，中國量子計算機誕生

　　理解量子計算機的顛覆式創(chuàng)新價值

　　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？

　　中國量子計算機，創(chuàng)世界紀錄

　　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跟進，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)典計算機的光量子計算機誕生。中國科學院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“世界首臺”是貨真價實的“中國造”，屬中國科學技術(shù)大學潘建偉教授及其同事陸朝陽、朱曉波等，聯(lián)合浙江大學王浩華教授研究組攻關(guān)突破的成果。

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

　　多粒子糾纏的操縱作為量子計算的技術(shù)制高點，一直是國際角逐的焦點。在光子體系，潘建偉團隊在國際上率先實現(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。在超導體系，2015年，谷歌、美國航天航空局和加州大學圣芭芭拉分校宣布實現(xiàn)了9個超導量子比特的高精度操縱。這個記錄在2017年被中國科學家團隊打破。

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

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

　　潘建偉說，這是歷史上第一臺超越早期經(jīng)典計算機的基于單光子的量子模擬機，為最終實現(xiàn)超越經(jīng)典計算能力的量子計算奠定了基礎。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》。

　　天下武功唯快不破！

　　要說量子計算機和傳統(tǒng)計算機的優(yōu)勢，快是最為簡單粗暴的。

　　理論上來說，量子計算機能夠把傳統(tǒng)計算機耗百萬年級別時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驗室的量子計算機目前測試水平可以達到傳統(tǒng)計算機芯片速度的1億倍！

　　而我國阿里和中科院共同成立了一個量子計算機研究室，則表示計劃在2030年達到目前頂級計算機計算速度的百億倍以上！

　　快，能夠解決很多問題，比如我們在預測天氣的時候，目前常常有錯報或者誤報的情況，其本質(zhì)就是因為計算機的運算速度不夠快，即使能夠建立起準確的分析模型，受制于運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，有點巧婦難為無米之炊的意思。

　　同樣的道理，在預測地震、海嘯等極端災害的時候，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算機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算機分析出環(huán)境和天氣的變量，那么不但能夠幫助更多的人及時脫離危險，保障財產(chǎn)安全，減少災害的侵襲損失，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，有了量子計算機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，主要就是因為變化的速度太快，藥物的研發(fā)速度跟不上病毒的變化速度所致。而一旦有了量子計算機，那么無疑能夠給人類爭取到更多的時間和空間來趕上病毒的步伐。而量子計算機下模擬的要發(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驗過程的傷害。

　　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，通過量子計算機根據(jù)每一個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，量子計算機的應用就更是廣泛了，借助于其極低的能耗、極快的運算速度，政府和軍方可以用更少的能源消耗獲得更大的科研進展速度。

　　甚至新能源研究領(lǐng)域的一些問題，也會因為量子計算機快速的計算能力得到解決。

　　量子計算機的這種快速計算能力，在摩爾定律作用下的傳統(tǒng)計算機面前顯得極為可貴。因為，根據(jù)美國電氣和電子工程協(xié)會計算機協(xié)會主席的預測，到2020年，摩爾定律作用下的傳統(tǒng)納米晶片也就是傳統(tǒng)計算機芯片將達到極限！

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

　　解決經(jīng)濟問題的殺手锏

　　不過除了快，量子計算機最大的貢獻可能是改變了計算機的思考方式！

　　目前計算機都是存儲0或者1，即所謂的二進制碼，這個0和1的計算模式，是現(xiàn)有計算的核心，也是其處理問題的本質(zhì)方式。當我們給計算機一個指令之后，計算機必須按照一定的秩序來檢索或者計算，從而給出我們一個結(jié)果，或者執(zhí)行某一個指令。

　　如果我們把我們?nèi)祟惖乃伎寄Ｊ胶陀嬎銠C做一個對比會發(fā)現(xiàn)，計算機是線性的，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算機及人工智能本質(zhì)上的差別，如果不解決這個問題，恐怕人工智能永遠也不會和人類在意識水平上處于同一水準。

　　同時也正是因為這種思維方式的差異，導致我們的政府包括金融機構(gòu)，在制定經(jīng)濟政策、交易政策、投資策略時往往會產(chǎn)生比較大的偏差，甚至以傳統(tǒng)計算機建立起來的分析模型可能根本就不能適用于現(xiàn)代經(jīng)濟社會的發(fā)展。

　　而量子計算機則和傳統(tǒng)計算機在思考方式上有本質(zhì)的不同。這里暴哥舉一個簡單例子，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字母“X”，這幾乎是不可能的，因為那里有5000萬冊書。但是如果你處于5000萬個平行現(xiàn)實中，每個現(xiàn)實都可以查看不同的書籍，你肯定能在其中某個現(xiàn)實中找到這個“X”。在這個假設中，普通計算機就是像瘋子一樣的那個你，需要5分鐘內(nèi)找遍盡可能多的書。而量子計算機卻能將你復制出5000萬個，每個只需翻找一本書即可。

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

　　量子計算機的這種特性是因為量子比特，可以同一時間存在于兩種狀態(tài)！愛因斯坦稱之為幽靈！

　　幽靈這個詞聽著有些詭異，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)計算機解決不了的和人類思考模式相關(guān)的經(jīng)濟問題，投資問題等等一些列抉擇性的問題都有可能在量子計算機面前得到更加完美的解決。

　　試想，在一種人類思考方式進行超高速計算的量子計算機作用下，我們的群體性行為，我們的思想變化，我們情緒變化，都不再計算機系統(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雜的因素被破解，那么經(jīng)濟周期將更加平整，經(jīng)濟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，其實并不在于我們常見的“鋼筋鐵骨”，而是在看似有形，實則有點虛幻縹緲的“腦”科學。

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