谷歌公司在10月23日宣布实现量子霸权
谷歌公司10月23日宣布，在量子计算领域取得里程碑式的突破，一台最新型号的实验量子处理器能够在200秒内实现传统超级计算机需要1万年才能完成的复杂运算任务。这是一种使用“量子逻辑”运算的前沿科技，利用“电子”或“光子”颗粒进行计算，比普通二进制系统有指数级提升的计算速度。
在理论上，量子计算机（Quantum computer）一直被认为拥有高于超算的性能，谷歌则在世界范围内首次通过实验加以证明。而量子计算机作为继人工智能（AI）等之后的革新性技术受到期待，正朝着实用化目标前进。专家指出，量子计算将为人工智能、密码破译、生物科技和交通等领域带来巨大的飞跃。
不过，谷歌的竞争对手国际商业机器股份有限公司（IBM）对谷歌宣称技术突破的一个关键问题提出了质疑。谷歌公司回应称，尽管利用一台处理机完成一次计算可能是有限的，但这只是第一步。谷歌首席执行官桑德尔·皮查伊说：“首架飞机仅仅飞行了12秒钟，所以没有实际的应用价值。但这显示出飞机是可以飞的。”
布洛赫球面，对二阶量子系统之纯态空间的几何表示法，是建立量子计算机的基础。
根据量子物理学的理论，量子计算是高速信息处理的新一代科技。在数字社会，不管是声音、文本、图像还是遗传基因，任何信息都可以数值化为“0”或者“1”，然后通过现代计算机运用以1到0字节为代表的电子或光学的脉冲流实行处理；而电脑处理的信息是长串的二进制数据，从YouTube上的彩虹猫视频到新闻故事的数据传输都是如此。
正如曾经属于超级计算机的性能目前可以在智能手机上实现一样，在最近半个世纪，计算机取得了显著进步。这得益于半导体的性能在1年半时间里翻番的摩尔定律。（摩尔定律揭示了信息技术进步的速度。意指当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。这样，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18-24个月翻一倍以上。）但是，计算机的基本原理自计算机之父阿兰·图灵（Alan Turing）提出以来，却一直没有变化。
谷歌开发的量子计算机利用量子力学这一甚至困扰过爱因斯坦的物理力量，借助只在原子和电子等微小世界发生的现象，能使搭载于光粒子上的信息瞬间达到地球的另一面，还能在密码被破解的瞬间删除信息。
量子比特由受控粒子和控制方法组成
量子计算机正是基于被称为“量子力学”的物理法则运行。传统的计算机以“0”或“1”表示信息，量子计算机的特点则是利用“既是0也是1”的特殊状态，可一次性处理大量信息。运算的次数随之减少，并可瞬间完成计算。
据谷歌23日发布的消息，本次试验结果表明，对于最尖端超级计算机需要约1万年的问题，量子计算机仅以3分20秒完成解答。而谷歌的量子计算机更实现了53个“量子比特”（quantum bit），将有可能解开大部分传统超级计算机再怎么进步也很难解开的问题，从而证实并确立了“量子霸权”。所谓量子霸权，指的是量子计算机能解决对传统计算机来说极为困难的运算问题的性能，这是全球高科技产业和研究机构多年来的奋斗目标。
一台量子计算机使用的“量子比特”，即电子或光子等亚原子颗粒。对这些亚原子颗粒实现有效操控就能比普通二进制数据处理产生更强的计算力和更高的计算速度。而“一个量子比特”，是日本东京大学教授中村泰信在NEC担任研究员时第一次实现的。
谷歌2013年建立量子人工智能实验室，引进美国加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校等研发团队，一直积极推动量子计算机的开发。这次，谷歌利用将0与1组合起来的53个“量子比特”，实际验证了大大超越超级计算机的卓越性能。
IBM开发的量子计算机内部系统
IBM也在努力实现“量子霸权”这个目标，它对谷歌确立量子霸权的说法提出了质疑。理由是一台现代计算机也可在两天半的时间里同样理想地解决谷歌的问题，而不是谷歌所声称的一万年。IBM公司还指出，量子霸权地位只有在“量子计算机能够完成传统计算机无法完成的工作时”，才算真正确立。IBM认为，谷歌仅仅是完成了一次“可畏的挑战”，但并没有跨越（量子霸权）那道门槛。
IBM早在2016年便经由云平台向外部用户公开了量子计算机。除超过15万的全球注册用户外，IBM还与德国戴姆勒和美国摩根大通等近80家大型企业等携手推进研究。
在日本，IBM在庆应义塾大学设有合作基地，有银行和大型化学企业参加，如火如荼地开展划时代的药物、原材料开发及金融市场风险预测等研究。
但是，对于人类科学技术进步而言，如果说AI是软件的革命，那么量子霸权应该是硬件的革命。随着量子霸权早晚变成现实，计算机的开发历史必将写下崭新一页。虽然可支持广泛运算的量子计算机仍需要较长时间研制，但它有望较快用于AI运算、金融风险预测和化学实验等方面，而关于量子计算机运用具体方式等的研究，亦将加速。
谷歌开发量子计算机内部系统
3年半前，使用深度学习的AI在围棋比赛中破天荒的击败了人类最强专业围棋选手，举世震惊。之后，AI迅速进化和普及，不仅改变科技产业及金融行业，还改变了教育、就业与政治、军事的应有状态。
不过，要通过AI掌握现代社会上充斥着的海量大数据、进而“预测”未来的话，以当前的计算能力仍远远跟不上需求。数据中心的巨大化及随之而来的能源消耗量的爆炸式增长就是具体表现。而谷歌、IBM等启动量子计算机的研究，乃因传统计算机源于半导体微细加工的性能提高开始面临极限。由于AI等的问世，人类急需能够处理庞大数据的计算机。
量子计算机因具备超强计算能力，甚至令现有的超级计算机被称为“传统计算机”。如果广泛运算能达到50-100量子比特，并研发出“噪声中等规模量子”（NISQ）计算机，量子计算机与AI协作所产生的革命性创新威力将会十分惊人，并彻底重塑经济、产业和社会现状。
量子计算机带来的显而易见的影响有：
有助于缓解交通拥堵。因运算能力不足而未能解决的难题很多，例如缓解城市地区的交通拥堵。现在，无数的车辆按各自情况行驶，引发交通拥堵，短时间计算每辆车的行驶路线又较为困难。若使用量子计算机、向每辆车提出“不会引发交通拥堵的最佳路线”，有助于缓解拥堵。
推动新型医疗技术诞生。基于AI的图像和语言等的处理能缩短时间和节能，发挥量子计算机的运算能力，还将推动根据个人体质而分别制造药物的新型医疗诞生。
但量子计算机带来的不仅仅是光明前景，革新性技术有时也会成为威胁。量子计算机存在着令网络社会从根本上动摇的风险，当前，网络通讯时对密码等信息实施加密，即使是最新的超级计算机也需很长时间才能破解，所以加密被视为“安全”。但量子计算机或能轻易破解这种加密，这将对加密技术带来很大挑战。
量子计算机芯片
当然，量子计算机并不是马上就能投入实用，谷歌“成功演示量子霸权”解开的还只是无用的课题。计算机行业盟主、与谷歌竞争开发量子计算机的IBM，就批评谷歌于10月23日在英国科学杂志《自然》发布的论文过度夸大。
IBM的大型机上市是在1964年，传统计算机在那之前存在约20年的黎明期，“量子计算机也处于这种阶段”。在计算机发展历史上，时隔70多年后才刚刚出现革新的趋势，而真正的量子计算机的实用化仍面临很多难题。
同时，量子比特的状态会在瞬间崩坏，也容易发生错误。如何才能使其保持稳定并不断修正错误呢？要想制造量子计算机，还得持续克服很多必须攻破的技术大关。即使进展顺利，估计也需要花上20-30年时间。
而且，量子计算的对象也存在合适与否的问题，量子计算机并不是在所有用途中都会超过超级计算机。估计个人电脑和智能手机未来不会被量子计算机取代。
尽管如此，谷歌的成果在控制“不可思议的量子世界”，为此前人类不清楚能否真正实现的量子计算机铺平技术道路方面，仍然意义重大。
本文来自投稿，不代表本人立场，如若转载，请注明出处：http://www.souzhinan.com/kj/169969.html