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谷歌、ibm、英特爾、微軟等科技巨頭不斷高調(diào)展示肌肉量子計(jì)算技術(shù)行為，進(jìn)一步白熱化了全球?qū)α孔佑?jì)算的追求。 其中，中國(guó)關(guān)聯(lián)公司、機(jī)構(gòu)搶奪量子計(jì)算的身影擺在前面。

3月29日，微軟研究人員宣布量子計(jì)算取得重大突破，發(fā)現(xiàn)天使粒子馬約拉納費(fèi)米粒子存在的有力證據(jù):在特殊制作的導(dǎo)線中，將電子分成兩半。 如果微軟想制造一臺(tái)可以工作的量子計(jì)算機(jī)，這是很重要的。 前幾天，谷歌發(fā)布72個(gè)量子比特的通用量子計(jì)算機(jī)bristlecone時(shí)宣布擁有量子霸權(quán)。 百度宣布5年內(nèi)成立全球量子計(jì)算研究所，逐步將量子計(jì)算納入業(yè)務(wù)。 從那以后，阿里巴巴、騰訊、百度的所有入局量子計(jì)算都進(jìn)行了。

圍繞量子計(jì)算科技巨頭有十年的競(jìng)爭(zhēng)

過(guò)去，量子物理學(xué)和人工智能(首要指神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)) )這兩個(gè)學(xué)科被認(rèn)為是油和水一樣不能結(jié)合的。 目前，人工智能被學(xué)術(shù)界和科技巨頭視為量子計(jì)算的關(guān)鍵。

雖然量子計(jì)算有很多吸引人的地方，但簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它可以使人類的計(jì)算能力、解決大數(shù)據(jù)的能力提高千萬(wàn)次乃至億次以上。

這是什么概念？ 業(yè)界常見(jiàn)的例子是，使用目前的大型、優(yōu)秀的超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)破解常見(jiàn)的rsa密碼系統(tǒng)需要60萬(wàn)年，但使用具有相當(dāng)大存儲(chǔ)能力的量子計(jì)算機(jī)不需要3個(gè)小時(shí)。

微軟亞洲研究院研究員陳衛(wèi)說(shuō)，快電腦必須計(jì)算百萬(wàn)年、千萬(wàn)年的東西，也許幾秒、幾分鐘就能計(jì)算出來(lái)。 這也是古代流傳下來(lái)的計(jì)算機(jī)在量子計(jì)算機(jī)面前弱如算盤，而追求計(jì)算能力甚至達(dá)到狂魔的科技巨頭沉迷于量子計(jì)算的原因之一。

雖然路徑不同，但科技巨頭正在努力開發(fā)具有足夠高的相對(duì)有效的量子比特(量子計(jì)算的構(gòu)建塊)，以使實(shí)際可行的量子計(jì)算機(jī)能夠出現(xiàn)。

英特爾正在研究各種量子位類型。 其中包括在許多方面與以前流傳的晶體管非常接近的自旋量子位，這使得量子計(jì)算機(jī)有可能通過(guò)與以前流傳的計(jì)算機(jī)接近的過(guò)程進(jìn)行制造。 英特爾公司副總裁兼英特爾研究院院長(zhǎng)邁克爾·梅伯里說(shuō):“我們的量子研究已經(jīng)基于先進(jìn)的工藝技術(shù)迅速發(fā)展。

微軟投入量子計(jì)算研究已有12年多，研究進(jìn)展尚不明確，但拓?fù)淞孔颖忍氐难芯渴且粋€(gè)比較確定的消息。 微軟的研究人員認(rèn)為，拓?fù)淞孔佑?jì)算系統(tǒng)與其他量子系統(tǒng)相比，可以用更少的量子比特執(zhí)行比普通計(jì)算機(jī)大幾個(gè)數(shù)量級(jí)的運(yùn)算。 同時(shí)，拓?fù)淞孔颖忍氐募m錯(cuò)過(guò)程直接建立在量子比特的物理機(jī)制上，這樣更容易擴(kuò)大規(guī)模和提供可靠的結(jié)果。

從去年11月ibm發(fā)布50量子比特的量子計(jì)算云平臺(tái)開始，到現(xiàn)在谷歌又將能力提高到了72量子比特，電子計(jì)算機(jī)飛躍量子計(jì)算機(jī)似乎已經(jīng)指日可待了。

但是，與現(xiàn)在流行的五年預(yù)測(cè)不同，邁克爾·梅伯里說(shuō)，我們還處在玩具系統(tǒng)的時(shí)代。 在真正可行的技術(shù)出現(xiàn)之前，大型科技企業(yè)之間有10年的競(jìng)爭(zhēng)。

當(dāng)前的巨大挑戰(zhàn)是如何統(tǒng)一、穩(wěn)定量子比特

雖然取得了許多實(shí)驗(yàn)成果和推論，但在構(gòu)建能夠保證準(zhǔn)確輸出的可行的大規(guī)模量子系統(tǒng)方面仍存在許多課題，要實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的巨大潛力，必須克服許多基礎(chǔ)課題。

雖然可以對(duì)未來(lái)進(jìn)行量子計(jì)算，克服以前傳來(lái)的計(jì)算機(jī)無(wú)解的難題，但是如何統(tǒng)一和穩(wěn)定量子比特是當(dāng)前的一大挑戰(zhàn)。

量子位脆弱且具有批判性，會(huì)因噪聲或無(wú)意觀測(cè)而丟失數(shù)據(jù)。 需要在非常低的溫度下保存。 否則，可能會(huì)受到干涉和破壞。

溫度有多低？ 比外太空冷250倍。 即使預(yù)計(jì)微軟的拓?fù)淞孔颖忍乇绕胀ǖ牧孔颖忍馗鼜?qiáng)健，也同樣脆弱，無(wú)法逃避極度寒冷的保護(hù)。

邁克爾·貝利說(shuō):“盡管過(guò)去已經(jīng)傳出盡洪荒之力幾十年就能處理的數(shù)據(jù)問(wèn)題，但量子計(jì)算也許只需要一秒鐘，但前提是要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)能夠順利控制的環(huán)境?！?/p>

今年的ces展期間，英特爾向開發(fā)伙伴qutech提供的49量子比特量子計(jì)算測(cè)試芯片只有5厘米左右大，用于將量子比特保持在極低溫的設(shè)備相當(dāng)巨大，整個(gè)場(chǎng)景都在科幻電影中孵化。

盡管微軟量子團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人托德·霍爾德說(shuō):“我們有機(jī)會(huì)處理以前無(wú)法處理的一系列問(wèn)題。” 但是，除了使量子比特長(zhǎng)時(shí)間保持量子狀態(tài)以外，在這樣極端的操作環(huán)境下，如何設(shè)計(jì)實(shí)用的電控系統(tǒng)，如何處理量子比特封裝呢？ 在這些問(wèn)題得到處理之前，量子計(jì)算機(jī)進(jìn)入應(yīng)用市場(chǎng)是非常困難的。

而且，構(gòu)建量子比特的方法大多需要大量的糾錯(cuò)，或者確保新聞的可靠傳輸。 微軟比較有效的操作研究指向了量子計(jì)算的這個(gè)瓶頸，因此與谷歌剛剛發(fā)布的72臺(tái)量子比特計(jì)算機(jī)齊名，被譽(yù)為今年重要的科技創(chuàng)新。

只是，量子計(jì)算是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，即使微軟等的研究有了突破，將純粹的物理學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)合起來(lái)，將實(shí)驗(yàn)觀念變?yōu)楫a(chǎn)品也并不容易。 量子計(jì)算機(jī)的建立和實(shí)用化還有很長(zhǎng)的路要走。

與人工智能組合有望取得較大的進(jìn)步

雖然還有很多不確定性，但從谷歌、微軟、ibm等科技巨頭拼命向量子機(jī)器學(xué)習(xí)行業(yè)注入金錢的動(dòng)向來(lái)看，量子計(jì)算與人工智能的結(jié)合已經(jīng)是未來(lái)科技的大熱。

行業(yè)已經(jīng)統(tǒng)一了思想:量子計(jì)算可以在許多行業(yè)發(fā)揮重要意義，不僅可以應(yīng)對(duì)棘手的全球糧食短缺和氣候變化等挑戰(zhàn)，也有望推動(dòng)人工智能等行業(yè)的重大進(jìn)步。

微軟量子計(jì)算研究員內(nèi)森·比貝說(shuō):“有足夠大和足夠快的量子計(jì)算機(jī)，就可以從根本上改變機(jī)器學(xué)習(xí)的所有行業(yè)?！?/p>

事實(shí)上，微軟拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)的一個(gè)較早用途是幫助人工智能研究者利用機(jī)器學(xué)習(xí)，加速訓(xùn)練算法。 例如，將人工智能助理小娜的算法訓(xùn)練時(shí)間從一個(gè)月縮短到。

從這一點(diǎn)來(lái)看，量子計(jì)算就像是人工智能的合作解決器，非常適合機(jī)器的深度學(xué)習(xí)。 不僅如此，一般人工智能中的代碼是靜態(tài)的，即使結(jié)果是錯(cuò)誤的，一般的算法也不會(huì)自己重新編寫。 但是，量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以通過(guò)自動(dòng)設(shè)定程序，自己編寫代碼，繼續(xù)學(xué)習(xí)來(lái)解決以前從未經(jīng)歷過(guò)的新數(shù)據(jù)。

中粵金橋投資伙伴羅浩元表示，計(jì)算能力是人工智能的根本動(dòng)力和核心資源，但隨著人工智能的快速發(fā)展，需要計(jì)算更多的數(shù)據(jù)，硬件的積累已經(jīng)無(wú)法滿足更強(qiáng)的計(jì)算能力訴求。 同時(shí)，量子計(jì)算系統(tǒng)不僅解決大量數(shù)據(jù)，還具備自我學(xué)習(xí)和自我糾正的能力。 從這些角度來(lái)看，在量子計(jì)算支持下的人工智能時(shí)代，將推翻我們?cè)?jīng)的激進(jìn)想象。

量子計(jì)算和人工智能的結(jié)合機(jī)會(huì)已經(jīng)如此明顯和重要，中國(guó)的實(shí)力如何？

羅浩元認(rèn)為，無(wú)論是科技界還是公司界，我們都已經(jīng)被觀測(cè)所控制。 在人工智能行業(yè)，中國(guó)起步較晚，但在人才、公司數(shù)量、研究能力等方面不亞于歐美各國(guó)。 在量子計(jì)算行業(yè)，中國(guó)在前期奠定了良好的基礎(chǔ)，開始了量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)。