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经济学人:巨头争霸量子计算 一时挫折无碍前景广阔
发表时间:2018年8月21日 11:39 来源:新浪科技 责任编 辑:麒麟

导语:英国《经济学人》杂志近日撰文称,虽然许多科技巨头和各国政府都在努力发展量子计算,但这项技术有可能遭遇过度炒作,导致其从春天迈入冬天。然而,这项技术潜力确实巨大,所以最终还是会迎来火热夏天。

以下为文章全文:

事后看来,计算似乎天生要通过电子元件来实现。但实际上,一直到1930年代末期,这一点仍然没有完全明确。1930年代初,美国工程师范内瓦·布什(Vannevar Bush)开发了一台机械电脑,由齿轮、滑轮和连杆组成,动力则来自电动马达的旋转。他的这台名为“微分分析器”(Differential Analyser)的机器要占据一个小房间,能够解开最多18个变量的方程式。

量子计算如今被寄予厚望,即便是当今全世界速度最快的超级计算机也可能被它远远甩在身后——至少在解决某些问题时的确如此。但现在,它也处在跟当初的传统计算机相似的发展时期。

原型已经可以发挥作用,但还无法确定这种设备最终会变成什么形态。例如,重要问题在于:“量子位”(相当于传统计算机里的晶体管)是否只能放置在一个冷却至超低温的超导线围成的细小圆环中,将离子束缚在磁场内,还是可以依赖于其他的技术。

随着量子计算机逐步发展,由各种各样软件创业公司组成的生态系统也开始涌现出来。大型企业、风险投资家和各国政府都在积极投入,为越来越多的新企业提供资金。一家名为“量子计算报告”(The Quantum Computing Report)的网站最近列出了其中的70家公司,他们很多都希望为这种新的设备编写软件(超过三分之一都以字母“Q”打头)。

在这个新兴行业中,谷歌、IBM、微软等科技巨头却展开了一场厮杀,希望能把开发者吸引到各自的量子平台上。有的内部人士已经开始发出警告:这个行业的步子有点过大,甚至预计会因为很多未能实现的承诺而引发“量子寒冬”。

很多人都认为,量子计算引发的兴奋之情会成为新一轮炒作周期的起点。但这项技术的确具备巨大的潜力,所以才需要对其加以重视。传统计算机以“比特”为单位进行“思考”,对应的值不是0就是1。量子位却具备“叠加态”,也就是可以同时处于两种“形态”。另外一个重要的量子概念是“纠缠”:量子位可以连接,所以一个量子位上的操作会影响被纠缠的量子位,使得它们的处理能力得到并行控制。

第一项功能可以让计算机具备巨大的内存。叠加态意味着每个量子位的数据存储能力可以翻倍。而64量子位计算机足以存储18 quintillion的数字(1 quintillion是1后面跟20个零)。之后可以通过纠缠来实现光速操作。量子位根据适合某个问题的算法来设置。系统会一直应用量子力学原则,直到它达到能够代表答案的那个状态。

要做到这一点是极其困难的。虽然研究人员掌握了配置量子位的艺术,但要让它们毫无瑕疵地运行仍然难以实现。因为任何的外部影响(例如震动或热量)都会导致这些精密的设备丢失1和0的叠加态,也就是发生“退化”,所以它们必须完全绝缘(因此就要借助超低温来放慢原子的移动速度)。

还需要借助其他许多量子位来探测和纠正各种错误。由于至少10年内似乎无法获得大量量子位,所以直到最近,研究人员都没有思考如何将量子计算机应用于实践。但在两年前,当硬件厂商开始开发具备两个以上量子位的机器时,这种情况开始发生变化。

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