谷歌、微軟們的“量子爭霸”，熱炒之后只剩一地雞毛？

“《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》近日稱，雖然全球都在努力發(fā)展量子計(jì)算，但這項(xiàng)技術(shù)有可能遭遇過度炒作，導(dǎo)致其從春天邁入冬天。然而，這項(xiàng)技術(shù)潛力確實(shí)巨大，所以最終還是會迎來火熱夏天?！?/p>

如今，量子計(jì)算被各國政府和科技巨頭寄予厚望，即便是當(dāng)今全世界速度最快的超級計(jì)算機(jī)也可能被它遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在身后。但現(xiàn)在，它也處在跟當(dāng)初的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相似的發(fā)展時(shí)期。

原型機(jī)已經(jīng)可以發(fā)揮作用，但還無法確定這種設(shè)備最終會演變成什么形態(tài)。重要問題在于，“量子位”是否只能放置在一個(gè)冷卻至超低溫的超導(dǎo)線圍成的細(xì)小圓環(huán)中，將離子束縛在磁場內(nèi)，還是可以依賴于其他的技術(shù)。

各路資本聚集

步子太大或提前進(jìn)入量子寒冬

很多人都認(rèn)為，量子計(jì)算會成為新一輪科技炒作周期的起點(diǎn)。隨著量子計(jì)算機(jī)逐步發(fā)展，由各種各樣創(chuàng)業(yè)公司組成的生態(tài)系統(tǒng)也開始涌現(xiàn)出來。大型企業(yè)、風(fēng)險(xiǎn)投資家和各國政府都在積極投入，為越來越多的新企業(yè)提供資金。

而像谷歌、IBM、微軟等科技巨頭則展開了一場廝殺，希望能把開發(fā)者吸引到各自的量子平臺上。有相關(guān)人士已經(jīng)開始發(fā)出警告：這個(gè)行業(yè)的步子有點(diǎn)過大，甚至預(yù)計(jì)會因?yàn)楹芏辔茨軐?shí)現(xiàn)的承諾而引發(fā)“量子寒冬”。

但這項(xiàng)技術(shù)確實(shí)具備無可替代的巨大潛力。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)以“比特”為單位進(jìn)行思考，對應(yīng)的值不是0就是1。量子位卻具備“疊加態(tài)”，也就是可以同時(shí)處于兩種“形態(tài)”。另外一個(gè)重要的量子概念是“糾纏”：量子位可以連接，所以一個(gè)量子位上的操作會影響被糾纏的量子位，使得它們的處理能力得到并行控制。

第一項(xiàng)功能可以讓計(jì)算機(jī)具備巨大內(nèi)存。疊加態(tài)意味著每個(gè)量子位的數(shù)據(jù)存儲能力可以翻倍。而64量子位計(jì)算機(jī)足以存儲18 Quintillion的數(shù)字（1 Quintillion是1后面跟20個(gè)零）。

之后可以通過糾纏來實(shí)現(xiàn)光速操作。量子位根據(jù)適合某個(gè)問題的算法來設(shè)置。系統(tǒng)會一直應(yīng)用量子力學(xué)原則，直到它達(dá)到能夠代表答案的那個(gè)狀態(tài)。

要做到這一點(diǎn)是極其困難的。雖然研究人員掌握了配置量子位的藝術(shù)，但要讓它們毫無瑕疵地運(yùn)行仍然難以實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槿魏蔚耐獠坑绊懀ɡ缯饎?dòng)或熱量）都會導(dǎo)致這些精密的設(shè)備丟失1和0的疊加態(tài)，也就是發(fā)生“退化。所以，研究人員至今尚無對策將量子計(jì)算機(jī)應(yīng)用于實(shí)踐。但在兩年前，當(dāng)硬件廠商開始開發(fā)具備兩個(gè)以上量子位的機(jī)器時(shí)，這種情況開始發(fā)生變化。

2016年，IBM率先推出了5量子位計(jì)算機(jī)，之后在2017年推出20量子位計(jì)算機(jī)。該公司在去年11月發(fā)布了最新的“量子處理器”(QPU)，總共擁有50個(gè)量子位，比英特爾的多出1個(gè)。

但這兩款機(jī)器都在今年3月被擁有72個(gè)量子位的谷歌Bristlecone超過。還有一家名為Rigetti的創(chuàng)業(yè)公司最近宣布，他們開發(fā)了一款128量子位系統(tǒng)。與此同時(shí)，經(jīng)典計(jì)算機(jī)越來越善于模仿量子計(jì)算機(jī)，因而可以簡化算法和應(yīng)用的測試過程。

化學(xué)巨頭巴斯夫和杜邦都希望了解這項(xiàng)技術(shù)能否幫助其“計(jì)算”有用的新材料的結(jié)構(gòu)，例如通過催化劑減少生產(chǎn)化肥所需的能量。包括巴克萊和摩根大通在內(nèi)的銀行則希望借助這項(xiàng)技術(shù)來完成調(diào)節(jié)組合風(fēng)險(xiǎn)的任務(wù)。游戲開發(fā)商感興趣的則是利用量子計(jì)算讓視頻游戲更加栩栩如生。

量子計(jì)算就像巧克力，誰也無法預(yù)料下一顆是什么味道。為此，更多風(fēng)險(xiǎn)投資公司開始大量資助業(yè)內(nèi)的創(chuàng)業(yè)公司，去年的投資額接近2.5億美元。IBM在該領(lǐng)域的研究時(shí)間最長，從70年代就開始啟動(dòng)量子研究，2016年將5量子位計(jì)算機(jī)引入線上，好讓其他人也能使用其編寫程序(他們稱之為“Q體驗(yàn)”)。IBM之后又為程序員設(shè)計(jì)了工具，幫助麻省理工學(xué)院制作了在線量子課程，還創(chuàng)建了一個(gè)由企業(yè)和其他大學(xué)共同組建的網(wǎng)絡(luò)來探索實(shí)際應(yīng)用。

與此同時(shí)，這個(gè)領(lǐng)域更是獲得了政府和軍方的高度關(guān)注。各國軍方和情報(bào)機(jī)構(gòu)一直都在資助這一領(lǐng)域，今后也有可能繼續(xù)采取資助。他們擔(dān)心，量子計(jì)算機(jī)有朝一日可能會破解如今最強(qiáng)的加密算法，所以誰先掌握這項(xiàng)技術(shù)，便可率先破解機(jī)密通訊信息或入侵銀行系統(tǒng)。

與人工智能一樣，中國也希望在量子計(jì)算領(lǐng)域引領(lǐng)世界。中國已經(jīng)宣布斥資100美元建設(shè)一個(gè)國家級量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，將在2020年正式投入使用。這也促使美國成立了一個(gè)“國家量子項(xiàng)目”，部分觀察人士將其與美國1940年代的核計(jì)劃相提并論。歐盟也在2016年啟動(dòng)量子研究項(xiàng)目，并給予超過10億美元的資金支持。

政府資金的涌入導(dǎo)致一些風(fēng)險(xiǎn)投資家抱怨自己遭到排擠。但市場上充斥的興奮之情也導(dǎo)致人們擔(dān)心該領(lǐng)域最終會遭到過分炒作，就像1970和1980年代的人工智能一樣，并因此陷入“寒冬”，導(dǎo)致其長期失去資金來源和人們的關(guān)注。

但即使量子計(jì)算從春天進(jìn)入冬天，夏天最終到來的概率仍然很大。借用經(jīng)濟(jì)歷史學(xué)家卡洛塔·佩雷茲發(fā)明的概念，革命性的技術(shù)總會經(jīng)過一段“鍍金時(shí)代”，此時(shí)通常會伴隨著泡沫的興起，最終還是會進(jìn)入廣泛部署的“黃金年代”。我們沒有什么理由認(rèn)為量子計(jì)算會脫離這個(gè)路徑。

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