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量子计算比去年更火了
2019-09-28 08:40:05杭州网

都市快报(首席记者 梁应杰)

今年云栖大会前,一则来自谷歌的消息让整个计算机行业经历了心情上的大起大落。不久前,谷歌研究院在美国国家航空航天局官网上发布了一篇论文,称团队所研究的量子计算机仅需3分20秒就能完成目前全球最快超级计算机Summit需要一万年才能完成的计算。

消息一出,举世皆惊。业内人士不约而同地想到了一个词:量子霸权。这个早在2012年就被加州理工教授普雷斯基尔提出来的概念,用来形容量子计算机对经典计算机在特定问题上的碾压。双方的差距不是一倍两倍,而是一个遥不可及的概念。

不过,大伙还没从既惊又喜的状态中恢复过来,这篇论文就被删除,航天局给出的解释是,论文尚待完成,之前是误发。量子霸权就这样变成了一场“量子乌龙”。

然而,关于量子计算的热情被再一次点燃。在云栖大会首日,阿里云量子技术首席科学家施尧耘有一场小型分享会,场外提前一小时就排起了长队。当天,达摩院也宣布,量子实验室完成了第一个可控的量子比特研发工作。

那么量子计算到底是什么?为什么能够有这么大的计算量?首先,经典计算机的基本单位是比特,采用0和1的二进制运算,拥有确定的状态。量子计算的基本单位是量子比特,或者量子位,除了比特可以表现的状态,还存在叠加状态,比如同时存在0和1。

打个比方,如果拥有N个比特的经典计算机,它可以计算2的N次方,获得任何一个结果。而如果把比特换成量子位,放到量子计算机里,最后呈现的是2的N次方的所有结果。

用中国科学院院士薛其坤老师的话来说,经典计算机是一个程序一个程序运行,而量子计算机是多个程序同步进行,前者是接力赛,后者是集体操。这就是量子计算的算力呈指数级别增长的原因——拥有65个量子位的量子计算机,每秒能够运行1亿亿次。

量子计算的出现,和人类对于数字及计算的贪婪有关。现有的经典计算已满足不了人类对于未来的欲望。之前有位科学家拿咖啡打过比方,所有人都知道咖啡能提神,但因为算力制约,人类无法了解和模拟咖啡因的详细结构和性质。

同样的,在生物医药领域,如果涉及原子层面的研究,现有高性能计算机也都无法模拟。所以,人类希望突破现有计算机算力的瓶颈,去做一些更疯狂的事,据说量子计算可以成倍地提高药物发现概率。

虽然仍有距离,这个未来似乎已经确定会到来。去年12月,一台笔记本电脑即可模拟谷歌最好的量子计算机。到了今年1月,同样的任务需要一台功能强大的台式机才能完成。到了这个月,“量子霸权”像幽灵般再次出现。

到了这届云栖大会,以量子计算为代表的科技正在和数字化未来联系到一起。在开幕式主论坛上,薛其坤畅想了量子2.0时代的社会。他说,量子之于人类,不止通讯和计算那么简单。借助量子,时间和空间的精度都会大幅提高。物联网的耳朵、鼻子、眼睛都会更加灵敏。

为了量子未来而努力的不仅只有谷歌。2018年,达摩院量子实验室就率先研制出当时世界最强的量子电路模拟器“太章”,美国《连线》杂志称这一发现有望打破谷歌的“量子霸权”。 

来源:都市快报    作者:首席记者 梁应杰    编辑:郑海云    责任编辑:方志华
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