谷歌、微软们的“量子争霸”,热炒之后只剩一地鸡毛?

云视角

2019-01-21

科技云报道原创。

 《经济学人》近日称,虽然全球都在努力发展量子计算,但这项技术有可能遭遇过度炒作,导致其从春天迈入冬天。然而,这项技术潜力确实巨大,所以最终还是会迎来火热夏天。

如今,量子计算被各国政府和科技巨头寄予厚望,即便是当今全世界速度最快的超级计算机也可能被它远远甩在身后。但现在,它也处在跟当初的传统计算机相似的发展时期。 

原型机已经可以发挥作用,但还无法确定这种设备最终会演变成什么形态。重要问题在于,“量子位”是否只能放置在一个冷却至超低温的超导线围成的细小圆环中,将离子束缚在磁场内,还是可以依赖于其他的技术。 

 各路资本聚集

 步子太大或提前进入量子寒冬

 

 很多人都认为,量子计算会成为新一轮科技炒作周期的起点。随着量子计算机逐步发展,由各种各样创业公司组成的生态系统也开始涌现出来。大型企业、风险投资家和各国政府都在积极投入,为越来越多的新企业提供资金。 

而像谷歌、IBM、微软等科技巨头则展开了一场厮杀,希望能把开发者吸引到各自的量子平台上。有相关人士已经开始发出警告:这个行业的步子有点过大,甚至预计会因为很多未能实现的承诺而引发“量子寒冬”。 

但这项技术确实具备无可替代的巨大潜力。传统计算机以“比特”为单位进行思考,对应的值不是0就是1。量子位却具备“叠加态”,也就是可以同时处于两种“形态”。另外一个重要的量子概念是“纠缠”:量子位可以连接,所以一个量子位上的操作会影响被纠缠的量子位,使得它们的处理能力得到并行控制。 

 第一项功能可以让计算机具备巨大内存。叠加态意味着每个量子位的数据存储能力可以翻倍。而64量子位计算机足以存储18 Quintillion的数字(1 Quintillion是1后面跟20个零)。 

之后可以通过纠缠来实现光速操作。量子位根据适合某个问题的算法来设置。系统会一直应用量子力学原则,直到它达到能够代表答案的那个状态。 

要做到这一点是极其困难的。虽然研究人员掌握了配置量子位的艺术,但要让它们毫无瑕疵地运行仍然难以实现。因为任何的外部影响(例如震动或热量)都会导致这些精密的设备丢失1和0的叠加态,也就是发生“退化。所以,研究人员至今尚无对策将量子计算机应用于实践。但在两年前,当硬件厂商开始开发具备两个以上量子位的机器时,这种情况开始发生变化。 

2016年,IBM率先推出了5量子位计算机,之后在2017年推出20量子位计算机。该公司在去年11月发布了最新的“量子处理器”(QPU),总共拥有50个量子位,比英特尔的多出1个。 

 但这两款机器都在今年3月被拥有72个量子位的谷歌Bristlecone超过。还有一家名为Rigetti的创业公司最近宣布,他们开发了一款128量子位系统。与此同时,经典计算机越来越善于模仿量子计算机,因而可以简化算法和应用的测试过程。 

 化学巨头巴斯夫和杜邦都希望了解这项技术能否帮助其“计算”有用的新材料的结构,例如通过催化剂减少生产化肥所需的能量。包括巴克莱和摩根大通在内的银行则希望借助这项技术来完成调节组合风险的任务。游戏开发商感兴趣的则是利用量子计算让视频游戏更加栩栩如生。 

从镀金时代到黄金时代
量子计算的夏天终将到来
 

量子计算就像巧克力,谁也无法预料下一颗是什么味道。为此,更多风险投资公司开始大量资助业内的创业公司,去年的投资额接近2.5亿美元。IBM在该领域的研究时间最长,从70年代就开始启动量子研究,2016年将5量子位计算机引入线上,好让其他人也能使用其编写程序(他们称之为“Q体验”)。IBM之后又为程序员设计了工具,帮助麻省理工学院制作了在线量子课程,还创建了一个由企业和其他大学共同组建的网络来探索实际应用。 

与此同时,这个领域更是获得了政府和军方的高度关注。各国军方和情报机构一直都在资助这一领域,今后也有可能继续采取资助。他们担心,量子计算机有朝一日可能会破解如今最强的加密算法,所以谁先掌握这项技术,便可率先破解机密通讯信息或入侵银行系统。 

与人工智能一样,中国也希望在量子计算领域引领世界。中国已经宣布斥资100美元建设一个国家级量子科学实验室,将在2020年正式投入使用。这也促使美国成立了一个“国家量子项目”,部分观察人士将其与美国1940年代的核计划相提并论。欧盟也在2016年启动量子研究项目,并给予超过10亿美元的资金支持。 

政府资金的涌入导致一些风险投资家抱怨自己遭到排挤。但市场上充斥的兴奋之情也导致人们担心该领域最终会遭到过分炒作,就像1970和1980年代的人工智能一样,并因此陷入“寒冬”,导致其长期失去资金来源和人们的关注。 

但即使量子计算从春天进入冬天,夏天最终到来的概率仍然很大。借用经济历史学家卡洛塔·佩雷兹发明的概念,革命性的技术总会经过一段“镀金时代”,此时通常会伴随着泡沫的兴起,最终还是会进入广泛部署的“黄金年代”。我们没有什么理由认为量子计算会脱离这个路径。

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