据香港亚洲时报在线网站报道,中国正针对量子技术的应用建造一座大型研究中心,最终目标是建造计算能力是目前世界上所有计算机计算能力总和百万倍的量子计算机。
这座占地37公顷的中心将建造地点选在了安徽省合肥市。
这座名为量子信息科学国家实验室的新超级中心计划于2020年启用。据报道,这座中心有两大主要研究目标:量子计量学以及建造计算能力强大到让目前世界上的所有计算机相形见绌的量子计算机。
A
什么是量子计算机?
我们目前所使用的计算机,代表了近年来技术进步的顶点。
但是令人惊奇的是,现在放在我们面前的高速现代化的计算机和它庞大的重达30吨的祖先并没有什么本质的区别:把二进制位(0和1)的编码处理并解释为计算结果。传统计算机遵循着众所周知的经典物理规律,而量子计算机则是遵循着独一无二的量子动力学规律(特别是量子干涉)来实现一种信息处理的新模式。
在量子计算机中,基本信息单元(叫做一个量子位或者qubit,也叫做昆比特)不同于传统计算机,并不是二进制位而是按照性质四个一组组成的单元。qubit具有这种性质的直接原因是因为它遵循了量子动力学的规律,而量子动力学从本质上说完全不同于传统物理学。qubit不仅能在相应于传统计算机位的逻辑状态0和1稳定存在,而且也能在相应于这些传统位的混合或重叠状态存在。换句话说,qubit能作为单个的0或1存在,也可以同时既作为0也作为1,而且用数字系数代表了每种状态的可能性。这种现象看起来和人的直觉不符,因为在人类的日常生活中发生的现象遵循的是传统物理规律,而不是量子力学的规律,量子规律只统治原子级的世界。
B
量子计算机的计算速度
量子计算机最大的功能莫过于大幅缩短提取用户所需信息要用到的时间,因此能够用于解决一些目前悬而未决的问题。
日前,谷歌量子人工智能实验室宣布量子计算机最新进展:在两次测试中D-Wave2X的运行速度比传统模拟装置计算机芯片运行速度快1亿倍。
这项突破性的成果也打破了业内对于量子计算机真伪的存疑。这次,谷歌和NASA一同证实了量子计算机的可操作性。
量子计算被认为是解决计算的临近物理屏障,但其运行背后的物理学是一门非常复杂的问题,谷歌量子人工智能实验室负责人也认为未来还将面临更多的工作:“虽然这些结果是有趣和非常令人鼓舞的,但要把量子增强优化成一门实用技术,还有更多的工作要做。”
C
提高运行速度能做什么
在电影《模仿游戏》中,AlanTuring发明了图灵计算机减少排列信息组合时间,破译德军加密信息,让二战提前至少两年结束。而在图灵研发计算机的时候政府当局并不看好,认为通过计算机来验证排列组合是天方夜谭。
可见提升计算机运行速度能够带来突破想象的改变。
量子计算机最大的功能莫过于大幅缩短提取用户所需信息要用到的时间,因此能够用于解决一些目前悬而未决的问题。比如传统计算机花费上万年才能计算出来的算式,对于量子计算机来说可能只需要短短几秒钟的时间。因此,量子计算机最大的用途可以说是帮助提升科学研究的质量,比如帮助解决广为人知的组合优化类问题,包括基因序列分析和蛋白质折叠的风险分析等。
即便克服量子稳定性的问题,量子计算机在实际落地推广方面也会遇到一些实质问题,最大的障碍是,并不是所有的算法都能运用量子计算机,以及对于程序员来说,要掌握一套比现有算法更为复杂的编程方式。