神起谷歌：量子計(jì)算機(jī)誕生究竟意味著什么？
來源微信公眾號(hào)：虛聲
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10月24日，谷歌宣布：第一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)誕生，它的芯片擁有54量子比特。
谷歌介紹，它可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)架構(gòu)計(jì)算機(jī)無法完成的任務(wù)，如今世界超級(jí)計(jì)算機(jī)需要計(jì)算1萬年的實(shí)驗(yàn)課題，量子計(jì)算機(jī)只用了200秒，是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的1.5萬億倍。
當(dāng)然根據(jù)IBM的說法，這個(gè)200秒搞定傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)萬年計(jì)算量的說法有些夸張。然而從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，并不夸張。因?yàn)殡S著量子比特的增加（比54個(gè)量子比特更多），量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行能力會(huì)大幅提升。因此這個(gè)看起來恐怖的速度，對(duì)量子計(jì)算機(jī)來說只是開始，未來普通計(jì)算機(jī)在量子計(jì)算機(jī)面前，有如算盤之于計(jì)算機(jī)。
——多希望這是一家中國公司的產(chǎn)品。
量子計(jì)算機(jī)為什么這么牛？因?yàn)樗脑砗蛡鹘y(tǒng)計(jì)算機(jī)有著本質(zhì)的不同：
傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中的一個(gè)比特（bit）可以將信息存儲(chǔ)為0或1，而一個(gè)量子比特（qubit）可以同時(shí)為0和1，這便是“疊置”的屬性。如果你有2個(gè)量子比特，就會(huì)有4種可能的狀態(tài)，3個(gè)量子比特就能表示8個(gè)狀態(tài)，以此類推。因此只需53個(gè)量子比特就可以模擬1016種狀態(tài)，而這個(gè)數(shù)字已經(jīng)超出了當(dāng)今超級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力。
認(rèn)證
這么牛逼的東西是概念么？當(dāng)然不是。
權(quán)威刊物《自然》用這臺(tái)量子計(jì)算機(jī)做150周年版的封面，說明它從各方面已經(jīng)超越概念階段，即便現(xiàn)在還不完善，但依然是信息時(shí)代前進(jìn)的關(guān)鍵一步。
美利堅(jiān)“未來女總統(tǒng)”，現(xiàn)任總統(tǒng)特朗普之女，大美妞伊萬卡，第一時(shí)間發(fā)推特“宣告量子霸權(quán)”。對(duì)量子計(jì)算機(jī)來說，這相當(dāng)于一個(gè)半官方認(rèn)證。
對(duì)伊萬卡來說，這是一個(gè)擺脫“花瓶”的時(shí)刻。雖然她看起來像花瓶；但未來要混政治圈，一定要撕掉花瓶標(biāo)簽。而她非常聰明地認(rèn)識(shí)到問題的關(guān)鍵，所以這個(gè)時(shí)候站出來宣布“量子霸權(quán)”，聽起來很爺們，實(shí)際上表現(xiàn)出過人的政治天賦。由此可見特朗普的家庭教育非常之成功。
谷歌布局
13年前，谷歌科學(xué)家開始探索一個(gè)新的想法，就是用量子計(jì)算來加快機(jī)器學(xué)習(xí)的速度，并催生了谷歌AI量子團(tuán)隊(duì)。谷歌由此而進(jìn)入量子計(jì)算領(lǐng)域。
2014年，美國物理學(xué)會(huì)院士John Martinis加入了谷歌，擔(dān)任谷歌量子硬件首席科學(xué)家，領(lǐng)導(dǎo)構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)的工作。兩年后，量子計(jì)算理論首席科學(xué)家Sergio Boixo將團(tuán)隊(duì)的工作重點(diǎn)聚焦到了量子優(yōu)勢(shì)性計(jì)算任務(wù)上來。
——單個(gè)公司能云集如此牛的科研團(tuán)隊(duì)，一方面是壕氣，另一方面也體現(xiàn)出野心與格局。中國公司中，也只有華為在科研方面有類似的野心。
據(jù)說谷歌的明星科研團(tuán)隊(duì)，并沒有立刻出成績(jī)，直到2018年10月之前，進(jìn)展都有限。2018年10月，谷歌因加州野火久撲不滅，暫時(shí)關(guān)閉實(shí)驗(yàn)室；科學(xué)家被迫休假，但就在這期間催生出新思路，實(shí)現(xiàn)了飛躍。
——肯花13年時(shí)間深耕一個(gè)科研領(lǐng)域、持續(xù)投入，對(duì)一個(gè)公司來說非常不容易。應(yīng)該對(duì)谷歌表示敬意。希望中國也能多一些類似的公司，在科技領(lǐng)域深耕投入。看看大A那些上市公司，大把營銷費(fèi)用幾十億、上百億，科研費(fèi)用少得可憐。
——未來如果回顧歷史，會(huì)發(fā)現(xiàn)谷歌非常幸運(yùn)，僅僅用13年時(shí)間就搞出來第一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)。這項(xiàng)成績(jī)可能會(huì)比谷歌歷史上任何成就都大。
谷歌CEO桑德爾·皮查伊稱：
在量子計(jì)算機(jī)面前，谷歌原來那些轟動(dòng)全球的計(jì)算機(jī)識(shí)別貓、AlphaGo戰(zhàn)勝李世石，都不算啥。只有萊特兄弟的第一次飛行，才能與之相提并論。
個(gè)人認(rèn)為，皮查伊雖然是谷歌CEO，但他沒有真正認(rèn)識(shí)到量子計(jì)算機(jī)的真實(shí)價(jià)值。
因?yàn)榱孔佑?jì)算機(jī)，可能是人類文明進(jìn)入信息時(shí)代的一把鑰匙。
技術(shù)工具與文明簡(jiǎn)史
回顧人類文明史就會(huì)發(fā)現(xiàn)
這個(gè)世界，只有科技進(jìn)步才是真正的進(jìn)步。每一次科技進(jìn)步，都會(huì)帶來真正意義上的發(fā)展。按照歷史大周期規(guī)律，人類文明史每一個(gè)臺(tái)階，都意味著科技進(jìn)步。
為了把問題說得更清楚一些，對(duì)文明簡(jiǎn)史做一個(gè)回顧。
原始文明時(shí)代，最牛的計(jì)算方式：東方是這個(gè)伏羲八卦圖。不要以為它是算命用的，它實(shí)際上是記憶和運(yùn)算用的，代表原始文明和奴隸文明最先進(jìn)的生產(chǎn)力。
西方大概要屬英國巨石陣。巨石陣的主軸線，記錄了夏至日早上初升的太陽方向；其中兩塊石頭的連線，代表著冬至日太陽落山的方向。其實(shí)它應(yīng)該是一個(gè)古老的天文觀測(cè)臺(tái)，也是用來信息儲(chǔ)存和計(jì)算的。
農(nóng)歷文明時(shí)代的科技，其實(shí)是歷法。
東方中國，從夏朝的第一部夏歷開始，出現(xiàn)過商歷、周歷、西漢太初歷、隋唐大衍歷、皇極歷等，前后一共產(chǎn)生了102部歷法。每一部歷法其實(shí)都意味著知識(shí)的儲(chǔ)存和計(jì)算方式。
西方蘇美爾人的60進(jìn)制計(jì)算，其實(shí)也是一種計(jì)算方式。這些對(duì)后世影響很大。
農(nóng)耕文明，計(jì)算工具是算盤。
羅馬算盤又稱溝算盤，是古老的計(jì)算器，盤上豎有小槽，內(nèi)塔有小珠，下槽有四珠，每珠表一，上槽一有珠，每珠表五，槽間有數(shù)位個(gè)、十、百（對(duì)應(yīng)的拉丁字母：I 、X、C）。
中國算盤也是五進(jìn)制計(jì)算方法，對(duì)日后的知識(shí)普及影響不可估量。特別是有了算盤之后，中國才出現(xiàn)真正意義上的商幫。
16世紀(jì)，出現(xiàn)了人類歷史上第一款計(jì)算器——帕斯卡計(jì)算器。人類運(yùn)算能力空前提高，于是在17世紀(jì)工業(yè)文明爆發(fā)，制造機(jī)械的能力大幅度提升。
1823年，被稱為計(jì)算機(jī)之父的巴貝奇在英國政府的資助下，開始20位數(shù)的計(jì)算機(jī)開發(fā)。他用了11年時(shí)間，從數(shù)學(xué)原理，到機(jī)械實(shí)現(xiàn)，做了詳細(xì)的規(guī)劃。這是第一次將復(fù)雜函數(shù)轉(zhuǎn)化為差分方式并利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。1855年，一家公司按照巴貝奇的方案制造了第一臺(tái)現(xiàn)代意義上的計(jì)算機(jī)。
這玩意再次提升了人類的運(yùn)算能力。于是十九世紀(jì)后半期，美國、德國在工業(yè)化道路上飛速發(fā)
1936年，圖靈設(shè)計(jì)出通用計(jì)算機(jī)，再次提升了人類的計(jì)算能力。于是有了二次世界大戰(zhàn)之前的一波社會(huì)發(fā)展，飛機(jī)、坦克、甚至火箭這些精密機(jī)器可以實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。
1949年，馮·諾依曼設(shè)計(jì)出電子管結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)，奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)之根基。人類運(yùn)算能力又一次實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。于是二戰(zhàn)之后，出現(xiàn)一波世界性經(jīng)濟(jì)騰飛。美國、蘇聯(lián)、德國、日本的精密機(jī)器淹沒全世界，美國人完成阿波羅登月計(jì)劃。
1977年6月5日，第一款A(yù)pple II電腦上市，搭載MHz6502微處理器、4KB內(nèi)存以及用以讀取程序及數(shù)據(jù)的錄音帶接口。
互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代由此而開啟。因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)的到來，美國在冷戰(zhàn)中戰(zhàn)勝蘇聯(lián)，在經(jīng)濟(jì)上壓制住德國和日本。美國先后出現(xiàn)微軟、蘋果、臉書、亞馬遜等一系列基于互聯(lián)網(wǎng)的科技巨頭。連戰(zhàn)爭(zhēng)都從原始的機(jī)械戰(zhàn)爭(zhēng)演變成電子戰(zhàn)。
中國也抓住機(jī)會(huì)，孵化出阿里、騰訊、美團(tuán)、百度等互聯(lián)網(wǎng)巨頭。
看到了么？每一次計(jì)算工具的更新，都意味著社會(huì)的巨大進(jìn)步。科技每一次進(jìn)步，都伴隨著王朝的興衰起伏。可以說自古以來的大國博弈，本質(zhì)上就是科技博弈。
科技博弈的本質(zhì)之一，其實(shí)就是計(jì)算工具的博弈。
真正的內(nèi)涵
真正的量子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，可以把人類的計(jì)算能力提升到前所未有的高度。
如今這個(gè)時(shí)代，意味著工業(yè)文明走向巔峰，而信息文明即將到來。什么意思呢？
現(xiàn)階段5G已經(jīng)成熟、并且正在投入運(yùn)用；它是無人汽車和智慧城市的基礎(chǔ)。
大數(shù)據(jù)在蓬勃發(fā)展、等待下一波質(zhì)變，關(guān)鍵點(diǎn)可能就是算法的革新和運(yùn)算能力的提升。
人工智能看似近在眼前、可能遠(yuǎn)在天邊，關(guān)鍵點(diǎn)還在算法和運(yùn)算能力上。人工智能時(shí)代需要的數(shù)據(jù)和運(yùn)算能力呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。
物理網(wǎng)概念也提出很久了，其基礎(chǔ)也是需要海量的數(shù)據(jù)和嶄新的算法。所謂的萬物互聯(lián)，本質(zhì)就是萬物皆為“數(shù)”，或者量化為數(shù)據(jù)。
所有這一切都指向一個(gè)核心，即一種超級(jí)計(jì)算工具的誕生。而量子計(jì)算機(jī)無疑就是那眾望所歸的超級(jí)工具。誰先攻克那個(gè)新工具，誰就在未來占據(jù)制高點(diǎn)。這就好比十七世紀(jì)英國搞工業(yè)革命占據(jù)先機(jī)，從英倫三島變成日不落帝國一樣。
量子計(jì)算加人工智能可以構(gòu)成信息文明的根基：
宏觀上可以挖掘相對(duì)論領(lǐng)域中的宇宙奧秘，微觀上可以解析生命內(nèi)部的微觀奧秘，可以制造超級(jí)病毒，也可以制造超級(jí)解藥。
人類可以前所未有的偉大，自己創(chuàng)造一個(gè)屬于自己的世界；也可以前所未有的渺小，在人工智能面前變得笨拙不堪。
戰(zhàn)爭(zhēng)也將從電子戰(zhàn)升級(jí)為數(shù)據(jù)智能戰(zhàn)，由此而引發(fā)國際格局的洗牌和裂變。
個(gè)人對(duì)這款量子計(jì)算機(jī)表示真心實(shí)意的高興。
因?yàn)檫@是真正意義上的科技進(jìn)步。
高興之余，有些憂慮。因?yàn)楣雀枋且患颐绹尽Ｈ绻绹娴脑诹孔影詸?quán)中取得突破，那么美國的實(shí)力會(huì)有一個(gè)實(shí)質(zhì)意義上的提升。希望中國在相關(guān)領(lǐng)域也不落后，不用多久也能拿出自己的科技產(chǎn)品，就像之前發(fā)射第一顆量子衛(wèi)星一樣。
谷歌這款量子計(jì)算機(jī)還很原始，僅僅是量子計(jì)算時(shí)代萬里長(zhǎng)征的第一步。之后是八仙過海各顯神通之時(shí)。今年9月份在合肥舉辦的新興量子技術(shù)國際大會(huì)，潘建偉在白皮書指出，量子計(jì)算研究可以沿如下路線開展：“第一個(gè)階段是實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)越性，即針對(duì)特定問題的計(jì)算能力超越經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)，這一階段性目標(biāo)將在近期實(shí)現(xiàn)；第二個(gè)階段是實(shí)現(xiàn)具有應(yīng)用價(jià)值的專用量子模擬系統(tǒng)；第三個(gè)階段是實(shí)現(xiàn)可編程的通用量子計(jì)算機(jī)，還需要全世界學(xué)術(shù)界的長(zhǎng)期艱苦努力。”按照這個(gè)說法，谷歌這款計(jì)算機(jī)賣出第一步，實(shí)現(xiàn)了量子優(yōu)越性。
真正的量子計(jì)算機(jī)到來——
不是神奇，不是神器；
而是神起，諸神崛起。
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