世界上第一台超越早期经典计算机,中国量子计算机诞生

2017-05-04 12:58:59来源: EEWORLD 关键字:量子计算机  计算机

    理解量子计算机的颠覆式创新价值

  必须从它的暴快开始

  它有多快?

  为什么那么快?

  那么快的意义是什么?

  中国量子计算机,创世界纪录

  昨天,中科院官网的这条新闻,引起了巨大关注。

  几乎所有主流媒体同时跟进,发布了这条震惊国内外科技界的新闻:

  5月3日,科技界迎来了一则重磅消息:世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机诞生。中国科学院5月3日在上海举行新闻发布会,对外发布了这一消息,这个“世界首台”是货真价实的“中国造”,属中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等,联合浙江大学王浩华教授研究组攻关突破的成果。

  量子计算机是指利用量子相干叠加原理,理论上具有超快的并行计算和模拟能力的计算机。曾有人打过一个比方:如果现在传统计算机的速度是自行车,量子计算机的速度就好比飞机。例如,一台操纵50个微观粒子的量子计算机,对特定问题的处理能力可超过目前最快的“神威·太湖之光”超级计算机。

  多粒子纠缠的操纵作为量子计算的技术制高点,一直是国际角逐的焦点。在光子体系,潘建伟团队在国际上率先实现了五光子、六光子、八光子和十光子纠缠,一直保持着国际领先水平。在超导体系,2015年,谷歌、美国航天航空局和加州大学圣芭芭拉分校宣布实现了9个超导量子比特的高精度操纵。这个记录在2017年被中国科学家团队打破。

  记者从中国科学院发布会上获悉,潘建伟、朱晓波、王浩华等自主研发了10比特超导量子线路样品,通过发展全局纠缠操作,成功实现了目前世界上最大数目的超导量子比特的纠缠和完整的测量。

  实验测试表明,该原型机的取样速度不仅比国际同行类似的实验加快至少24000倍,同时,通过和经典算法比较,也比人类历史上第一台电子管计算机(ENIAC)和第一台晶体管计算机(TRADIC)运行速度快10-100倍。

  潘建伟说,这是历史上第一台超越早期经典计算机的基于单光子的量子模拟机,为最终实现超越经典计算能力的量子计算奠定了基础。5月2日,该研究成果以长文的形式在线发表于《自然光子学》。

  天下武功唯快不破!

  要说量子计算机和传统计算机的优势,快是最为简单粗暴的。

  理论上来说,量子计算机能够把传统计算机耗百万年级别时间处理的问题在短短的几秒钟解决。

  就目前的情况来说,谷歌量子人工智能实验室的量子计算机目前测试水平可以达到传统计算机芯片速度的1亿倍!

  而我国阿里和中科院共同成立了一个量子计算机研究室,则表示计划在2030年达到目前顶级计算机计算速度的百亿倍以上!

  快,能够解决很多问题,比如我们在预测天气的时候,目前常常有错报或者误报的情况,其本质就是因为计算机的运算速度不够快,即使能够建立起准确的分析模型,受制于运算速度也不能够完全发挥人类在分析问题上的聪明才智,有点巧妇难为无米之炊的意思。

  同样的道理,在预测地震、海啸等极端灾害的时候,摇撼等检测技术的欠缺是一方面,更为重要的瓶颈还是计算机处理信息的能力和按照已有变量得出结论的信息处理能力薄弱。

  要知道如果能够通过计算机分析出环境和天气的变量,那么不但能够帮助更多的人及时脱离危险,保障财产安全,减少灾害的侵袭损失,更重要的是我们就拥有了类似于上帝的能力,可以提前根据天气改变和调整我们的农作物和产业生产模式。

  除了对天气和环境的分析以外,有了量子计算机我们还能够更快的发展出解决人类疑难杂症的灵丹妙药。比如艾滋病和一些病毒的解药难以研发出来,主要就是因为变化的速度太快,药物的研发速度跟不上病毒的变化速度所致。而一旦有了量子计算机,那么无疑能够给人类争取到更多的时间和空间来赶上病毒的步伐。而量子计算机下模拟的要发研发过程也可以减少小白鼠和其他对于动物和人类实验过程的伤害。

  对于交通来说,大城市的拥堵是大家很难受的。要想解决这个问题,除了提高公共交通的使用比例,减少无谓的私家车出行以外,通过量子计算机根据每一个人建立起出行的模型,可以极大的帮助政府采取更加有针对性的措施,把堵城化解于无形!

  那么军事领域,太空领域,量子计算机的应用就更是广泛了,借助于其极低的能耗、极快的运算速度,政府和军方可以用更少的能源消耗获得更大的科研进展速度。

  甚至新能源研究领域的一些问题,也会因为量子计算机快速的计算能力得到解决。

  量子计算机的这种快速计算能力,在摩尔定律作用下的传统计算机面前显得极为可贵。因为,根据美国电气和电子工程协会计算机协会主席的预测,到2020年,摩尔定律作用下的传统纳米晶片也就是传统计算机芯片将达到极限!

  也就是说,如果摩尔定律真的在2020年没法继续下去,那么人类科学研究的推进速度很有可能会受到极大的抑制。

  解决经济问题的杀手锏

  不过除了快,量子计算机最大的贡献可能是改变了计算机的思考方式!

  目前计算机都是存储0或者1,即所谓的二进制码,这个0和1的计算模式,是现有计算的核心,也是其处理问题的本质方式。当我们给计算机一个指令之后,计算机必须按照一定的秩序来检索或者计算,从而给出我们一个结果,或者执行某一个指令。

  如果我们把我们人类的思考模式和计算机做一个对比会发现,计算机是线性的,而我们的思维则往往是并行、多元、甚至跳跃的,这种思维方式的差异是人类和目前计算机及人工智能本质上的差别,如果不解决这个问题,恐怕人工智能永远也不会和人类在意识水平上处于同一水准。

  同时也正是因为这种思维方式的差异,导致我们的政府包括金融机构,在制定经济政策、交易政策、投资策略时往往会产生比较大的偏差,甚至以传统计算机建立起来的分析模型可能根本就不能适用于现代经济社会的发展。

  而量子计算机则和传统计算机在思考方式上有本质的不同。这里暴哥举一个简单例子,是网上一段比较流行的桥段:

  想像一下,你被要求5分钟内在国会图书馆某一本书的某页上找到一个字母“X”,这几乎是不可能的,因为那里有5000万册书。但是如果你处于5000万个平行现实中,每个现实都可以查看不同的书籍,你肯定能在其中某个现实中找到这个“X”。在这个假设中,普通计算机就是像疯子一样的那个你,需要5分钟内找遍尽可能多的书。而量子计算机却能将你复制出5000万个,每个只需翻找一本书即可。

  简单的来说,传统计算机是按部就班,以一定秩序的检索,而量子计算机则是同时展开多重研究。

  量子计算机的这种特性是因为量子比特,可以同一时间存在于两种状态!爱因斯坦称之为幽灵!

  幽灵这个词听着有些诡异,但是如果我们不以物理的角度解读而是从思维方式的角度理解问题会发现,所谓幽灵不正是我们人类自己的思维方式吗?

  所以,传统计算机解决不了的和人类思考模式相关的经济问题,投资问题等等一些列抉择性的问题都有可能在量子计算机面前得到更加完美的解决。

  试想,在一种人类思考方式进行超高速计算的量子计算机作用下,我们的群体性行为,我们的思想变化,我们情绪变化,都不再计算机系统是难以估量,难以企及的东西,而一旦这些人类思维方式和情感变化等最为复杂的因素被破解,那么经济周期将更加平整,经济政策的制定也将更加符合规律。

  对于人工智能来说,插上人类思考方式的翅膀,人工智能可能就不再是“人工智能”了,而是“人类智能”了!

  尾评

  科技才是第一生产力。接下里的科技发展趋势,最为重要的,其实并不在于我们常见的“钢筋铁骨”,而是在看似有形,实则有点虚幻缥缈的“脑”科学。

  量子计算机和真人工智能等领域,一定会成为人类有史以来最为厉害的科技突破。

关键字:量子计算机  计算机

编辑:王磊 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/manufacture/article_2017050414144.html
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