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除了贸易战 中美之间还有一场“暗战”

2018-04-12 10:09  来源:华尔街见闻 人参与 条评论  字号:T | T

  身处数据的海洋之中,各国激烈竞逐的不只是现在,更是未来。

  随着特朗普政府公布对华加征关税商品清单,中国遂予以反制,双方可说是“互打直球”互不相让。

  明面上,中美贸易战如火如荼;实际上,两国之间还有一场正在暗自较劲的“军备”竞赛:在量子计算机浪潮中,获得更多自主创新专利。

  自2014年开始,中国在量子计算领域的专利与应用数量就高于美国。到2017年,中国相关专利已有553项,而美国仅有307项。

  01

  “量子霸权”:量子计算机的重要之处

  传统计算机采用二进制数系统,每一个1或0代表着一个比特,它是数据储存的最小单位。量子计算机则采用量子比特为单位。与比特相比,量子比特使用更少的能量就能储存更多的信息。

  当比特只能实现对二进制数据0或1两者其一的呈现时,量子比特利用量子物理学上的叠加 (superposition) 现象,可以实现对0和1两种状态的“同时”呈现。

  传统二进制比特和叠加现象下的量子比特

  在两个量子比特之间存在的量子纠缠(entanglement)现象,理论上可以实现极多线程的平行计算,甚至跨越空间限制的即时通讯。

  加州理工量子理论学家John Preskill在2012年指出,当量子计算机发展到50量子位的时候,其计算能力将超过世界上任何计算机,能解决任何计算机解决不了的问题,实现了相对传统计算机的“量子霸权”。

  如果“量子霸权”实现,人类计算能力将迎来飞跃。据《连线》杂志介绍,量子计算机与传统计算机原理不同,非常适合解决特定的数学问题,比如找到数量庞大的质数。而质数在密码学中十分重要,这就使得量子计算机能够迅速破解现有的在线信息安全系统,“量子黑客”由此诞生。但另一方面,基于量子技术的加密系统也因此更为有效安全。

  此外,研究者们对量子计算机建模模拟复杂化学反应这一操作的前景也十分看好。

  量子计算商业化方面,根据市场研究公司Research and Markets的数据,2016年,量子计算机市场规模约为8840万美元。

  美国市场分析企业“通信业研究员”认为,量子计算机市场未来将迎来巨大商机,其市场规模在2023年将达19亿美元,且2027年有望升至80亿美元。

  02

  中国量子计算表现十分亮眼

  尽管中国官方在量子计算领域的具体投入金额尚不明确,但据澎湃新闻报道,安徽省合肥市正在筹建量子信息国家实验室,总投资约70亿元。

  在此之前,中国在量子计算领域表现就十分亮眼。

  2017年5月3日,世界首台光量子计算机在中国诞生。研究团队将超导量子比特的操纵提升到十个,实现了目前世界上最大数目超导量子比特的纠缠,并在超导量子处理器上实现了快速求解线性方程组的量子算法。

  资料图

  值得注意的是,该光量子计算机由中科大、中国科学院-阿里巴巴量子计算实验室、浙江大学、中科院物理所等协同完成参与研发。

  由此可见,中国科技公司业已在量子计算领域大力布局。除了阿里之外,BAT其他两大巨头也正力争抢占跑道。

  腾讯搭建了公司级量子实验室,并正在尝试将一些技术,比如量子通信,连接到腾讯云的一些业务和产品里;而百度宣布在五年时间里组建世界一流的量子计算研究所,并将把量子计算逐渐融入到业务中。

  另外,在量子通信领域,中国已然是全球的佼佼者。

  中国“量子之父”潘建伟曾带领团队在国际上第一次成功实现了“千公里级”的星地双向量子通信。去年9月29日,世界首条量子保密通信“京沪干线”正式开通,世界首次洲际量子通信成功实现。

  在超导量子计算和超冷原子模拟方面,潘建伟团队希望通过5年努力走到国际最前列。

  03

  美国量子计算实力要看私企

  2016年5月,IBM开发基于云的量子计算平台“Quantum Experience”,允许用户试用IBM量子处理器并在上面运行算法、操纵每一个量子比特、开发教学及模拟试验来了解量子计算的“无限可能”。

  IBM 50量子比特原型机

  2017年夏天,IBM升级了应用程序背后的处理器;2017年底,该公司又宣布推出全球首款50量子比特的量子计算原型机。此外,IBM还计划建立业界首个商用通用量子计算平台IBM Q,还与摩根大通等公司合作计划在2021年前推出首个在金融领域的量子计算应用。

  彭博社援引IBM人工智能研究副总裁达里奥·吉尔(Dario Gil)表示:

  随着时间推移,计算机领域的量子计算会变得日渐重要,它将重新定义计算机的类别,量子计算机就是计算领域的未来。

  除了IBM之外,谷歌、微软、英特尔等科技界大佬也早就纷纷入局。

  2017年4月,数位谷歌高级研究员发布名为《Characterising Quantum Supremacy in Near-Term Devices(描绘近期设备中的量子霸权)》的论文,指出了量子计算机相对于传统计算机有何优越之处。2018年3月,由谷歌联合美国航天局等成立的美国量子人工智能实验室在洛杉矶举行的美国物理学会年会上发布了72个量子比特的量子处理器。这款被命名为“狐尾松”处理器被广泛认为能在计算领域“大闹天宫”。

  而微软投入量子计算研究已超过12年,其研究人员认为,与其他量子系统相比,拓扑量子计算系统能用更少的量子位执行比常规计算机大几个数量级的运算。

  2018的1月8日,英特尔在CES展会上宣布,向研究合作伙伴交付全新研制的49量子位测试芯片“Tangle Lake”。

  英特尔将量子计算测试芯片的量子位从7、17提高到49

  与此同时,美国政府在量子计算机领域的投入却被部分研究者认为远远不足。彭博社援引美国政府于2016年7月的一份报告显示,由政府出资的量子研究资金约在每年2亿美元左右。

  04

  IBM、谷歌已实现量子霸权了吗?

  也许有人会说,如果50个量子比特就可以量子制霸,那么,谷歌的72量子处理器岂不是早已实现量子霸权了吗?

  答案是否定的,事实上,目前的量子计算机处于非常原始的阶段,只能做一些特定应用。

  见闻君查得的资料显示,量子比特分为物理比特和逻辑比特,目前全球没有任何一家机构能够实现一位逻辑比特的编码,而实现不了编码就不可能实现通用量子计算。编码形成逻辑比特的意义,就在于能够形成类似经典计算机0和1的概念。

  由于噪声的客观存在,以及物理比特的稳定性存在一定瑕疵,对数个物理比特进行处理后,才能得到1个逻辑比特。那么,到底要多少个物理比特才能通过编码形成一个逻辑比特呢?

  哈佛大学的量子物理学家阿兰·阿斯普鲁古兹克预计在现在的技术水平下大约需要上万个实际量子比特才能做出一个逻辑比特。德国柏林自由大学的学者埃斯特认为现在大约800个物理比特就能够构建一个逻辑比特。

  按这个数量来看,英特尔、IBM、谷歌做出的49、50、72个物理比特显然是不够用的,还做不出逻辑比特,离“量子霸权”还有相当距离。(量子计算实在太高深了,见闻君的表述如有不准确之处,请一定原谅我啊)

 

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