美白宫召集最强阵容制定国家量子战略,未来将是量子计算的天下?

云视角

2018-11-08

科技云报道原创。

“当云计算、人工智能、虚拟现实、区块链的风潮正渐行渐远,量子计算成为全球新的焦点。人们期待量子计算能够比传统计算机效率更高,并在计算机安全、财务和其他领域解决更多问题。”

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为了能够获得更多突破,美国近期在白宫召开量子峰会,讨论美国政府推动量子信息科学的努力。参加此次会议的不仅包括美国国防部、国家安全局、白宫国家安全委员会、美国宇航局和联邦能源部、农业部、国土安全部、国务院和内政部等多个政府部门的官员,

还有谷歌母公司Alphabet、IBM、霍尼韦尔国际公司(Honeywell International Inc)、洛克希德马丁(Lockheed Martin Corp)、高盛集团、AT&T、英特尔、诺斯罗普格鲁曼(Northop Grumman Corp)等多家大公司的代表,透露出了未来美国国家战略的冰山一角。

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凝聚最强科技巨头  欲十年内实现量子计算战略

本次峰会由白宫科技政策办公室组织,该办公室负责量子信息科学的助理主任杰克-泰勒表示,政府计划公布一项关于如何推进下一代技术的战略。他表示,这次会议的目的是让关键利益相关者聚齐在一起,“真正制定一项计划”,以帮助量子计算成为现实,并寻求对政府可以采取的其他措施的投入。

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专家们表示,目前该技术虽然仍处于初级阶段,但未来可能会对医疗保健、通信、金融服务、交通运输、人工智能、天气预报等领域产生重大影响。同时,这项技术具有重大的国家安全意义,因为量子计算机可能会突破传统的互联网安全程序或其他密码。量子计算机的运行速度比今天先进的超级计算机快数百万倍。

根据白宫的一份备忘录,量子计算“将使我们能够预测和改进化学反应、新材料及其特性,并对时空和宇宙的出现提供新的理解”,而这一切可能在十年内实现。

像IBM、微软、谷歌和英特尔这样的科技巨头已经开展各种科技竞赛,以求为全功能量子计算机创建软件,但难题是开发人员必须为这尚不存在的计算机构建软件。

比尔•盖茨创立的微软已经成为首批在量子计算领域认真发展的美国公司之一,但其他科技公司也正迎头赶上,制定自己的量子计算战略。微软首席执行官萨蒂亚•纳德拉称量子计算是科技行业的“军备竞赛”。根据纳德拉的说法,这场比赛与人工智能军备竞赛同样重要,但它在很大程度上被公众所忽视。

今年9月,美国众议院通过了关于量子信息科学的立法,以“制定统一的国家量子战略”,到2023年将拨款13亿美元的资金。该法案被称为“国家量子倡议法案”(National Quantum Initiative Act),它定义了一项为期10年的国家战略,通过美国国家标准与技术研究院(NIST),美国国家科学基金会(NSF)以及美国能源部(DOE)的活动来推进量子计算和通信技术。

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这项为期10年的计划分为两个五年计划,其中第一个计划将从2019财年到2023年财年。该法案的主旨是支持量子信息科学的研发和劳动力发展,并展示其应用,其总体目标是保持美国在这一领域的领导地位,目前这一地位面临着来自其它国家的挑战。

全球加紧争夺量子计算未来

基础科学研究警惕浮夸之风

事实上,超过20个国家正在争夺量子计算的未来。去年,欧盟支持了一项价值10亿欧元、名为“Quantum Technology Flagship”的计划,该计划将资助量子领域的研究和开发。同样,其他国家,包括中国、日本、英国、澳大利亚、加拿大和俄罗斯,都在将大量资金投入到量子技术的研究中。

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据IDC预测量子计算将在2020年时进入高速增长的黄金期,未来10年市场将增长40倍,到2027年这一市场规模有望达到107亿美元。量子计算机有着和传统机器完全不同运行方式。普通计算机中,每一位信息都以1或0表示,但在量子领域,信息的单位变为量子比特,是通过量子的叠加和纠缠而被创建和操纵的。也正因此,我们能够以更快的速度对大量的数据进行计算。

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正是这些优势,让IBM、谷歌、英特尔到国内的百度、阿里巴巴、腾讯等大公司纷纷加大该领域研发与商用探索的力度。例如,IBM开发出了一台50量子比特的量子计算原型机,谷歌也推出了一款72量子比特的芯片。从理论上看,仅仅能够处理几百个量子比特的量子计算机,其计算能力也是传统计算机无法比拟的。

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然而在实践过程中,对量子系统进行扩展却十分困难,因为量子系统对外界干扰有极高的敏感性。要实现通用量子计算,前提要把系统扩展到足够大,在拥有数百乃至上千个物理比特的情况下,才有可能获得足够多的逻辑比特。

目前,美国、中国的研究单位实现的9个量子比特、10个量子比特、20个量子比特、50个量子比特都只是物理比特,而不是逻辑比特。必须说明的是,从实验进展来看,实现多物理比特的任意纠缠会随着比特数上升,技术难度呈现指数上升的趋势。因此,想要进一步扩展系统的难度相当大。

因此,尽管量子计算机已经提出了几十年,但目前对这项技术的研究进展依然有限,这些产品要成为真正有用的设备,挑战犹存。

量子计算属于基础科学范畴,更应当摒弃浮躁之气。我们应当支持国家投入适当的资金对量子计算等可能具有很大价值的技术进行探索,但坚决反对一些商业公司过分炒作量子计算概念,对一些微不足道的进步大肆渲染浮夸营销,以达到炒作股价和包装高科技光环的目的。同时也要警惕一些科研单位为了获得更多科研经费,故意夸大已经取得的技术成果。

​决定未来科技走向的,是这些利用科技的人们。因为对人才的迫切需求而产生的各种各样的平台,在很大程度上影响着其所在领域,并且帮助领域内的科学家彼此沟通、竞争、交流。现在的技术距离建成真正具有实用价值的标准量子计算机尚很遥远,前方的道路依旧任重道远。

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