“當(dāng)云計(jì)算、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、區(qū)塊鏈的風(fēng)潮正漸行漸遠(yuǎn)，量子計(jì)算成為全球新的焦點(diǎn)。人們期待量子計(jì)算能夠比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)效率更高，并在計(jì)算機(jī)安全、財(cái)務(wù)和其他領(lǐng)域解決更多問(wèn)題?！?/p> 編輯

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為了能夠獲得更多突破，美國(guó)近期在白宮召開(kāi)量子峰會(huì)，討論美國(guó)政府推動(dòng)量子信息科學(xué)的努力。參加此次會(huì)議的不僅包括美國(guó)國(guó)防部、國(guó)家安全局、白宮國(guó)家安全委員會(huì)、美國(guó)宇航局和聯(lián)邦能源部、農(nóng)業(yè)部、國(guó)土安全部、國(guó)務(wù)院和內(nèi)政部等多個(gè)政府部門(mén)的官員，

還有谷歌母公司Alphabet、IBM、霍尼韋爾國(guó)際公司(Honeywell International Inc)、洛克希德馬丁(Lockheed Martin Corp)、高盛集團(tuán)、AT&T、英特爾、諾斯羅普格魯曼(Northop Grumman Corp)等多家大公司的代表，透露出了未來(lái)美國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略的冰山一角。

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凝聚最強(qiáng)科技巨頭欲十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算戰(zhàn)略

本次峰會(huì)由白宮科技政策辦公室組織，該辦公室負(fù)責(zé)量子信息科學(xué)的助理主任杰克-泰勒表示，政府計(jì)劃公布一項(xiàng)關(guān)于如何推進(jìn)下一代技術(shù)的戰(zhàn)略。他表示，這次會(huì)議的目的是讓關(guān)鍵利益相關(guān)者聚齊在一起，“真正制定一項(xiàng)計(jì)劃”，以幫助量子計(jì)算成為現(xiàn)實(shí)，并尋求對(duì)政府可以采取的其他措施的投入。

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專家們表示，目前該技術(shù)雖然仍處于初級(jí)階段，但未來(lái)可能會(huì)對(duì)醫(yī)療保健、通信、金融服務(wù)、交通運(yùn)輸、人工智能、天氣預(yù)報(bào)等領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)具有重大的國(guó)家安全意義，因?yàn)榱孔佑?jì)算機(jī)可能會(huì)突破傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)安全程序或其他密碼。量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度比今天先進(jìn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)快數(shù)百萬(wàn)倍。

根據(jù)白宮的一份備忘錄，量子計(jì)算“將使我們能夠預(yù)測(cè)和改進(jìn)化學(xué)反應(yīng)、新材料及其特性，并對(duì)時(shí)空和宇宙的出現(xiàn)提供新的理解”，而這一切可能在十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

像IBM、微軟、谷歌和英特爾這樣的科技巨頭已經(jīng)開(kāi)展各種科技競(jìng)賽，以求為全功能量子計(jì)算機(jī)創(chuàng)建軟件，但難題是開(kāi)發(fā)人員必須為這尚不存在的計(jì)算機(jī)構(gòu)建軟件。

比爾?蓋茨創(chuàng)立的微軟已經(jīng)成為首批在量子計(jì)算領(lǐng)域認(rèn)真發(fā)展的美國(guó)公司之一，但其他科技公司也正迎頭趕上，制定自己的量子計(jì)算戰(zhàn)略。微軟首席執(zhí)行官薩蒂亞?納德拉稱量子計(jì)算是科技行業(yè)的“軍備競(jìng)賽”。根據(jù)納德拉的說(shuō)法，這場(chǎng)比賽與人工智能軍備競(jìng)賽同樣重要，但它在很大程度上被公眾所忽視。

今年9月，美國(guó)眾議院通過(guò)了關(guān)于量子信息科學(xué)的立法，以“制定統(tǒng)一的國(guó)家量子戰(zhàn)略”，到2023年將撥款13億美元的資金。該法案被稱為“國(guó)家量子倡議法案”(National Quantum Initiative Act)，它定義了一項(xiàng)為期10年的國(guó)家戰(zhàn)略，通過(guò)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)以及美國(guó)能源部(DOE)的活動(dòng)來(lái)推進(jìn)量子計(jì)算和通信技術(shù)。

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這項(xiàng)為期10年的計(jì)劃分為兩個(gè)五年計(jì)劃，其中第一個(gè)計(jì)劃將從2019財(cái)年到2023年財(cái)年。該法案的主旨是支持量子信息科學(xué)的研發(fā)和勞動(dòng)力發(fā)展，并展示其應(yīng)用，其總體目標(biāo)是保持美國(guó)在這一領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，目前這一地位面臨著來(lái)自其它國(guó)家的挑戰(zhàn)。

全球加緊爭(zhēng)奪量子計(jì)算未來(lái)

基礎(chǔ)科學(xué)研究警惕浮夸之風(fēng)

事實(shí)上，超過(guò)20個(gè)國(guó)家正在爭(zhēng)奪量子計(jì)算的未來(lái)。去年，歐盟支持了一項(xiàng)價(jià)值10億歐元、名為“Quantum Technology Flagship”的計(jì)劃，該計(jì)劃將資助量子領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)。同樣，其他國(guó)家，包括中國(guó)、日本、英國(guó)、澳大利亞、加拿大和俄羅斯，都在將大量資金投入到量子技術(shù)的研究中。

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據(jù)IDC預(yù)測(cè)量子計(jì)算將在2020年時(shí)進(jìn)入高速增長(zhǎng)的黃金期，未來(lái)10年市場(chǎng)將增長(zhǎng)40倍，到2027年這一市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到107億美元。量子計(jì)算機(jī)有著和傳統(tǒng)機(jī)器完全不同運(yùn)行方式。普通計(jì)算機(jī)中，每一位信息都以1或0表示，但在量子領(lǐng)域，信息的單位變?yōu)榱孔颖忍?，是通過(guò)量子的疊加和糾纏而被創(chuàng)建和操縱的。也正因此，我們能夠以更快的速度對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

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正是這些優(yōu)勢(shì)，讓IBM、谷歌、英特爾到國(guó)內(nèi)的百度、阿里巴巴、騰訊等大公司紛紛加大該領(lǐng)域研發(fā)與商用探索的力度。例如，IBM開(kāi)發(fā)出了一臺(tái)50量子比特的量子計(jì)算原型機(jī)，谷歌也推出了一款72量子比特的芯片。從理論上看，僅僅能夠處理幾百個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)，其計(jì)算能力也是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無(wú)法比擬的。

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然而在實(shí)踐過(guò)程中，對(duì)量子系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展卻十分困難，因?yàn)榱孔酉到y(tǒng)對(duì)外界干擾有極高的敏感性。要實(shí)現(xiàn)通用量子計(jì)算，前提要把系統(tǒng)擴(kuò)展到足夠大，在擁有數(shù)百乃至上千個(gè)物理比特的情況下，才有可能獲得足夠多的邏輯比特。

目前，美國(guó)、中國(guó)的研究單位實(shí)現(xiàn)的9個(gè)量子比特、10個(gè)量子比特、20個(gè)量子比特、50個(gè)量子比特都只是物理比特，而不是邏輯比特。必須說(shuō)明的是，從實(shí)驗(yàn)進(jìn)展來(lái)看，實(shí)現(xiàn)多物理比特的任意糾纏會(huì)隨著比特?cái)?shù)上升，技術(shù)難度呈現(xiàn)指數(shù)上升的趨勢(shì)。因此，想要進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)的難度相當(dāng)大。

因此，盡管量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)提出了幾十年，但目前對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的研究進(jìn)展依然有限，這些產(chǎn)品要成為真正有用的設(shè)備，挑戰(zhàn)猶存。

量子計(jì)算屬于基礎(chǔ)科學(xué)范疇，更應(yīng)當(dāng)摒棄浮躁之氣。我們應(yīng)當(dāng)支持國(guó)家投入適當(dāng)?shù)馁Y金對(duì)量子計(jì)算等可能具有很大價(jià)值的技術(shù)進(jìn)行探索，但堅(jiān)決反對(duì)一些商業(yè)公司過(guò)分炒作量子計(jì)算概念，對(duì)一些微不足道的進(jìn)步大肆渲染浮夸營(yíng)銷(xiāo)，以達(dá)到炒作股價(jià)和包裝高科技光環(huán)的目的。同時(shí)也要警惕一些科研單位為了獲得更多科研經(jīng)費(fèi)，故意夸大已經(jīng)取得的技術(shù)成果。

?決定未來(lái)科技走向的，是這些利用科技的人們。因?yàn)閷?duì)人才的迫切需求而產(chǎn)生的各種各樣的平臺(tái)，在很大程度上影響著其所在領(lǐng)域，并且?guī)椭I(lǐng)域內(nèi)的科學(xué)家彼此溝通、競(jìng)爭(zhēng)、交流?，F(xiàn)在的技術(shù)距離建成真正具有實(shí)用價(jià)值的標(biāo)準(zhǔn)量子計(jì)算機(jī)尚很遙遠(yuǎn)，前方的道路依舊任重道遠(yuǎn)。

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