量子計算軍備競賽開啟 Google、IBM、阿里誰先實現(xiàn)“量子霸權(quán)”？

科技云報道原創(chuàng)。

前不久，知名量子計算科學(xué)家、密西根大學(xué)終身教授施堯耘入職阿里巴巴，擔(dān)任阿里云量子技術(shù)首席科學(xué)家，組建并負(fù)責(zé)阿里云量子計算實驗室。這成為繼中科院等國家科研機(jī)構(gòu)開始進(jìn)入量子計算領(lǐng)域以來，國內(nèi)首個企業(yè)涉足這一領(lǐng)域，也將是阿里巴巴開始從互聯(lián)網(wǎng)公司向科技公司轉(zhuǎn)型的起點。

量子計算機(jī)發(fā)展至今依舊被視為是神秘的信息處理方式，不過，當(dāng) D-Wave 公司推出商業(yè)化產(chǎn)品，包括 Google、IBM、英特爾、微軟等大企業(yè)也在多年前展開相關(guān)研究。安卓之父 Andy Rubin 則在去年公開表示，正著手打造全新量子計算機(jī)，借此加速大數(shù)據(jù)分析與人工智能技術(shù)演進(jìn)。諸多重量級公司的投入，讓量子計算機(jī)被視作是下一代的關(guān)鍵科技。

量子計算：21世紀(jì)科學(xué)界的最大騙局？

量子比特，各國科研機(jī)構(gòu)和科技企業(yè)都在競相追逐的東西，它遵循兩個基本原理：量子疊加和量子糾纏，能實現(xiàn)計算能力質(zhì)的飛躍。傳統(tǒng)計算使用的運算規(guī)則是二進(jìn)制的，用0和1記錄信息狀態(tài)，每一步能做到的只有2的一次方——2次運算。量子計算機(jī)由量子狀態(tài)來描述信息，它們擁有更快速的運算方式。比如，2個量子態(tài)（也可以稱作“2個比特”）的量子計算機(jī)，每一步可做到2的2次方——也就是4次運算。3個比特的量子計算機(jī)，每一步可以對信息做到2的3次方——8次計算。這就是量子疊加，能同時處于兩種狀態(tài)的量子能并行處理兩個問題，相當(dāng)于左手和右手同時都能寫作業(yè)，而每增加一個量子，這樣的能力還要繼續(xù)翻倍。

“薛定諤的貓”所描述的就是一個量子力學(xué)的理想實驗：盒子里是貓和毒藥裝置，毒藥裝置里的粒子衰變后會讓毒氣釋放，貓吸入毒氣后會死亡。根據(jù)量子力學(xué)的原理，但在打開盒子觀測之前，這只貓永遠(yuǎn)都同時存在死和活的疊加狀態(tài)。疊加的狀態(tài)很神奇，但這只是第一步，量子計算機(jī)在實現(xiàn)量子疊加之后還要實現(xiàn)量子糾纏，也就是讓量子之間相互作用，這個概念更神奇，愛因斯坦曾經(jīng)叫它是詭異的超距離作用（spooky action at a distance）。

糾纏這個詞十分具有想象力，不管對于人類還是量子來說，“糾纏”都帶著一股神奇的力量。如果兩個粒子的距離足夠近，它們就會糾纏在一起，即便把這兩個粒子分開，它們還會保持糾纏的狀態(tài)。而且只要兩個粒子糾纏上了，就算沒有手機(jī)、郵件、以及任何溝通方式，只要你對一個粒子進(jìn)行測量，在遙遠(yuǎn)的另一方的粒子狀態(tài)也會受到影響。

量子系統(tǒng)能解決傳統(tǒng)計算機(jī)無法處理的問題，比如幫助了解原子和其他微粒子是如何工作的。不過量子計算仍處于需要長期研究的階段，而且也備受質(zhì)疑，目前還不清楚它是否比現(xiàn)有的超級計算機(jī)更好。隨著各科技企業(yè)競相入局，量子計算機(jī)究竟是21世紀(jì)科技界最大的騙局，還是真的將改變未來的技術(shù)生態(tài)，還有待時間的解答。

全球科技巨頭跑步入局 或開啟AI之后的下一場“軍備競賽”

從2015年開始這場競賽就已經(jīng)很激烈了，主要的玩家有Google、IBM、Intel、Microsoft，但是Intel專注硅量子點技術(shù)，微軟則選擇拓?fù)淞孔佑嬎悖瑑烧叨急容^冷門，主要的競爭就只在Google和IBM之間。

在之前的一年，2014年Google就承認(rèn)在開發(fā)自己的量子計算機(jī)，并暗示系統(tǒng)將在2017年底之前證明其“量子霸權(quán)”（quantum supremacy），即在特定計算上的性能超越所有現(xiàn)存計算機(jī)。Google曾表示，它正在開發(fā)的是有49個量子位的機(jī)器，但這只是理論上的測試。MIT的Seth Lloyd教授認(rèn)為，想要開發(fā)出有用的應(yīng)用，系統(tǒng)至少應(yīng)該有超過100個量子位。

如今，Google似乎已經(jīng)對量子計算的應(yīng)用有了把握，并且正在努力將其商業(yè)化。IBM也同樣如此，這也會讓正在快速增長的云計算市場呈現(xiàn)新的競爭狀態(tài)。Google的計劃也很明確，就是通過云服務(wù)開拓量子計算市場，并承諾政府和學(xué)術(shù)研究者可以免費使用。在早期提供免費服務(wù)，來點燃外界對新硬件的興趣，也符合Google一直以來的云計算戰(zhàn)略。今年5月它推出了新一代AI芯片Cloud TPU，以云服務(wù)的形式提供，而且一些學(xué)術(shù)研究者也可以免費獲得這一服務(wù)。

Google和越來越多的公司認(rèn)為，通過以數(shù)百萬倍的速度處理重要的任務(wù)，會改變計算格局。今年早些時候，IBM云服務(wù)開始對外提供量子計算機(jī)服務(wù)IBM Q。而早在2005年，微軟就建立了StationQ，由數(shù)學(xué)家Michael Freedman領(lǐng)導(dǎo)，從事量子計算基礎(chǔ)研究。經(jīng)過十多年的研究，去年底時微軟終于宣稱，將著手量子計算工程樣機(jī)研發(fā)，要把十多年的量子計算機(jī)研究付諸于實踐，并且豪言，自己的量子計算機(jī)能擊敗Google和IBM的樣機(jī)。

2013年阿里巴巴就開始對量子通信進(jìn)行研究，2015年與中科院成立的量子計算實驗室，這使得阿里成為首個大力投入量子信息科學(xué)的中國科技公司。該實驗室計劃到2025年，量子模擬將達(dá)到當(dāng)今世界最快的超級計算機(jī)的水平，2030年達(dá)到目前頂級超算的百億億倍。今年5月3日，中科大、中國科學(xué)院-阿里巴巴量子計算實驗室、浙江大學(xué)、中科院物理所等協(xié)同完成參與研發(fā)的世界上第一臺超越早期經(jīng)典計算機(jī)的光量子計算機(jī)在中國誕生。就在3月，阿里巴巴公布了面向未來的NASA計劃，面向未來20年組建強大的獨立研發(fā)部門，為服務(wù)20億人的新經(jīng)濟(jì)體儲備核心科技。其中，量子技術(shù)是NASA計劃要重點突破的領(lǐng)域之一。

就目前來說，量子計算機(jī)是需要特別照料的龐大怪獸，其更有可能通過網(wǎng)絡(luò)方式租用，放在公司的數(shù)據(jù)中心。如果機(jī)器的速度快得多，必將成為云服務(wù)的主要競爭優(yōu)勢。理論上，量子計算機(jī)將大大減少計算時間，為云服務(wù)提供了巨大的降價空間。

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來源：科技云報道

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