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曝光!Google進軍量子計算,“量子比特”將要統治世界了嗎

回顧人類歷史, 我們不難發現, 過往的每一次技術突破和產業變革都離不開一件事情——計算能力的突破。

而量子計算帶來的就是一場關於計算能力的變革,

並且是一場百萬億倍大躍升。 更可怕的是, 它的到來或比我們想像中的要快的多。

去年諾貝爾物理獎就頒給了有助於“量子電腦發展”的技術, 阿裡、穀歌、微軟、IBM等國際巨頭公司都突然加速進軍這一原本屬於“自然科學”研究的領域。 百年量子理論風雲沉澱, 一朝爆發, “量子比特”何時統治世界?

重啟技術變革:什麼是量子電腦?

(本節內容略專業, 建議放慢閱讀速度)

量子電腦依賴出現在自然界的量子力學現象――基本上是物質的兩種重要狀態, 名為疊加(superposition)和糾纏(entanglement)。 物質的這些狀態被用於計算時, 有望提升我們對複雜資料集執行計算的能力。

這裡的重要區別在於量子電腦不同于傳統電腦, 傳統電腦是依賴電晶體的二進位數字字電子電腦。

普通智慧手機裡面就有幾十個電晶體, 電晶體可在兩種狀態之間切換:0或1, 即開或關, 從而計算資訊。 量子電腦並不使用電晶體(或經典比特), 而是使用量子比特(Qubit)。

量子比特是量子電腦中基本的資訊單位。

量子比特可能是-1或1, 也就是同時擁有這兩個值的屬性, 這就叫疊加。 所以, 執行計算方面立即有了更多種可能性。

如今市面上最先進的量子計算技術可以使用多達1000個量子比特。

另外, 量子比特可以利用一種名為量子糾纏的狀態;在這種狀態中, 成對或成組的量子粒子連接起來, 那樣每個粒子就無法獨立於其他粒子來加以描述, 即便粒子之間隔著很遠的距離(比如宇宙的兩端)。

愛因斯坦稱之為“遠距離的幽靈行動”(spooky action at a distance), 它正是量子傳輸的理論基礎。

對於我們這些普通人來說, 只要知道, 由於量子比特以及疊加和糾纏現象, 與普通電腦相比, 量子電腦不僅速度超快, 而且能解決複雜得多的問題。

其與普通電腦最大的區別在於:普通電腦只能按照時間順序一個個地解決問題, 而量子電腦卻可以同時解決多個問題。

量子電腦有多麼犀利?舉個例子, 如果要在5分鐘內從5000萬冊書中找到一句話, 普通電腦只能像瘋子一樣在5分鐘內搜索盡可能多的書。 而量子電腦卻能迅速複製出5000萬個普通電腦,

每個只需翻找一本書即可。

可怕麼?

從技術到商業:巨頭的野心

實際上, 算上當下最火的科技, 美國對未來技術的押寶主要是在量子計算方面, 這與他們目前掌握著資訊時代最核心的計算技術是分不開的。

從1995年由美國國家支持的研究者們首次驗證了量子邏輯門的可實現性開始, 美國投入了大量的國家資源進行研究。 目前, 已經在量子計算領域內完成了全面的戰略佈局。

從量子資訊科學的學科建設與人才梯隊培養, 到量子物理和量子計算的理論研究, 再到應用層面的量子計算軟硬體研究等等。 美國目前在上述各個方面已經奠定了厚實的基礎, 逼近了技術突破的前夜。

可以設想, 一旦特朗普真正做出戰略收縮, 集中國家力量真正做出量子計算方面的率先產品的話,“美國再領導世界100年”那可就真的不是在做夢了。

在這個領域內,IBM、微軟和谷歌早已重金入局。

IBM投入大量資金,開發出由5個超導量子比特組成的量子處理器,並從2016年5月作為“雲”端開始向大眾開放接觸。

本月6日IBM宣佈:今年將推出全球第一個商業化量子計算雲服務——IBM Q。這是全球第一個收費的量子計算雲服務系統。IBM表示,未來新系統可以為全球的研究人員服務,處理傳統電腦無法解決的複雜計算,成為未來培育量子計算市場的關鍵。

穀歌通過收購D-Wave公司,推出“首台量子電腦”。來自穀歌的研究團隊表示,他們正在衝擊建造49個量子比特的系統,希望在一年內製造出來。

研製出近50個量子比特的量子電腦這一目標並非科學家們隨心所欲制定的,因為約50個量子比特是一個極為關鍵的門檻。研究者預計,在 50個量子比特級別,量子電腦就能達到“量子霸權”(quantum supremacy)。達到約50個量子比特之後,量子電腦的能力將一騎絕塵,超級電腦只能望“量子”興歎。

穀歌的低溫恒溫器在 10mK 溫度下運行量子處理器

微軟在2005年就開始資助該領域的研發,建立了由數學家邁克爾·弗裡德曼(Michael Freedman)領導的Station Q實驗室。終於也在去年宣佈:目前,微軟已經能夠設計出基本量子比特構件單元,做好了開發出一台完整量子電腦的準備。

而在中國,最早佈局量子計算的,是一直頗具前瞻眼光的阿裡巴巴。早在2015年,阿裡巴巴就與中國科學院聯合成立了量子電腦實驗室。

除了處理購物網站頁面搜索、購買、交易等方面產生的巨大資料之外,對這家中國目前市值最高的互聯網公司而言,量子演算法最大的價值和意義在於更好地利用這些資料產生更大的效益。

不過,雖然大家都認為量子計算是一股不可阻擋的趨勢,乃至於微軟全球執行副總裁沈向洋表示「10 年之內一定會出現真正有用的量子電腦」。但現實的情況恐怕更加複雜。在這個只有巨頭參與的競技場中,最後的贏家恐怕還在繈褓之中。

CB Insights:有望顛覆計算行業的5家創業公司

CB Insights選出了計算領域有望改變世界的五家初創公司,並認為它們正在引領這一潮流。

DNA資料存儲

Twist Bioscience

【介紹】Twist Bioscience 的合成DNA將開創DNA計算的先鋒,將資料寫入到合成核苷酸中。這些合成DNA可以有效保存超過2000年,1 克的量就可以存儲1T的資料。該DNA合成技術由Twist與微軟合作研發。

【總融資】1.358 億美元

【投資方】DARPA, ARCH Venture Partners, Yuri Milner, Illumina, Paladin Capital Group

量子電腦

Rigetti Computing

【介紹】Rigetti Computing 致力於為世界最先進的量子電腦開發固態量子處理器。相比于資金充足的創業公司D-Wave——目前世界上唯一一家可以提供大型超導量子晶片的公司,Rigetti計畫創建一個量子雲計算服務平臺,挑戰計算難題,比如藥物模擬。

【總融資】500萬美元

【投資方】Data Collective, Felicis Ventures, Susa Ventures, Y Combinator

量子APP

Cambridge Quantum Computing

【介紹】英途3月份即將啟程,對話該公司CEO,點擊瞭解考察詳情。Cambridge Quantum Computing 正全力打造一個量子運行系統和量子演算法,重點研發量子密碼學以搭建安全貨幣平臺。量子加密技術將在未來成為一項重要的應用技術,因為量子電腦其強大程度可以完全攻陷傳統的加密演算法。

【總融資】5000萬美元

【投資方】Grupo Arcano

電腦硬體

Knu-Edge

【介紹】隱性晶片製造公司 Knu-Edge 成立10周年之際,獲得了1億美元的天使投資,世界為之震驚。公司創始人Dan Goldin是原NASA首席科學家。公司計畫投資生產人工智慧神經網路晶片。

【總融資】1億美元

【投資方】Various angels

Optalysys

【介紹】Optalysys 開發應用於大資料超級電腦的光子計算硬體設備,使用光計算代替電子計算來執行處理器密集型的數學函數。

【總融資】100萬美元

【投資方】DARPA

資訊參考:機器之心

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