量子計(jì)算時(shí)代很快就會(huì)到來(lái)，世界會(huì)出現(xiàn)極大變化。

雖然媒體一直緊盯哪個(gè)國(guó)家能開(kāi)發(fā)出最先進(jìn)人工智能系統(tǒng)，但另一項(xiàng)重要的競(jìng)賽也在不斷升溫，就是誰(shuí)能第一個(gè)造出量子計(jì)算機(jī)。

該領(lǐng)域近年來(lái)突飛猛進(jìn)，2018年可能會(huì)出現(xiàn)重大突破。這是所謂的“量子霸權(quán)”競(jìng)賽，研發(fā)完成后量子計(jì)算機(jī)不管處理任何任務(wù)性能都會(huì)明顯超過(guò)傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)。

谷歌和IBM都是量子計(jì)算領(lǐng)域的領(lǐng)跑者，也都制定了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的計(jì)劃。英特爾也加入競(jìng)爭(zhēng)，上周拉斯維加斯國(guó)際消費(fèi)電子展上發(fā)布了為量子計(jì)算研究設(shè)計(jì)的新型49量子比特神經(jīng)形態(tài)芯片。

這項(xiàng)技術(shù)牽涉甚廣。量子計(jì)算機(jī)有可能為目前一些最難的數(shù)學(xué)和計(jì)算問(wèn)題提供新角度，比如人體健康方面分析多組基因的相互作用，為化學(xué)品能態(tài)建模以及預(yù)測(cè)原子粒子的行為?；ヂ?lián)網(wǎng)的安全性可能會(huì)遭到削弱，因?yàn)榱孔佑?jì)算機(jī)可以迅速破解用于保護(hù)IT基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)的密碼系統(tǒng)。

有一件事確定無(wú)疑，即量子計(jì)算時(shí)代很快就會(huì)到來(lái)，而且世界會(huì)出現(xiàn)極大變化。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，量子計(jì)算機(jī)使用的技術(shù)單位是量子比特。普通半導(dǎo)體用一串1和0來(lái)表達(dá)信息，而量子比特代表的是量子性，計(jì)算時(shí)可同時(shí)作為1和0。也就是說(shuō)，兩個(gè)量子比特就可以代表1-0、1-1、0-1和0-0四個(gè)數(shù)字序列，而且每增加一個(gè)量子比特，計(jì)算能力就會(huì)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。理論上，一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)只要有50個(gè)量子比特的運(yùn)算能力，就能超過(guò)當(dāng)今性能最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

量子計(jì)算機(jī)來(lái)得也正是時(shí)候。摩爾定律預(yù)計(jì)，單位計(jì)算能力每18個(gè)月就會(huì)翻一番，而單位計(jì)算能力的價(jià)格會(huì)下降一半。雖然定律本身沒(méi)什么問(wèn)題，但如今實(shí)現(xiàn)進(jìn)步所需的資金已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)以往。換句話說(shuō)，每次為了提高速度，半導(dǎo)體公司和研究機(jī)構(gòu)增加的研發(fā)開(kāi)支越來(lái)越多。而另一方面，量子計(jì)算正在迅速崛起。

量子計(jì)算公司D-Wave Systems稱正在銷售的量子計(jì)算機(jī)有2000個(gè)量子比特。不過(guò)爭(zhēng)議一直存在。有些研究者發(fā)現(xiàn)該公司的計(jì)算機(jī)作用很大，但性能上一直未能超越普通計(jì)算機(jī)，而且只能用于解決某些問(wèn)題，即優(yōu)化方面的問(wèn)題，優(yōu)化是指在所有可行解決方案中找出最好選項(xiàng)。舉個(gè)例子，如果某個(gè)復(fù)雜模擬問(wèn)題有多個(gè)可能的結(jié)果，D-Wave計(jì)算機(jī)可能就沒(méi)那么容易解決。此外，外界認(rèn)為該公司的量子計(jì)算方式打敗超級(jí)計(jì)算機(jī)的希望并不大。

另一方面，谷歌、IBM以及眾多初創(chuàng)公司正努力打造的量子計(jì)算機(jī)可能會(huì)更靈活也更強(qiáng)大，因?yàn)槟芴幚砀鞣N各樣的問(wèn)題。幾年前，新型計(jì)算機(jī)通常擁有2-4個(gè)量子比特。過(guò)去一年中，各公司接連發(fā)布性能更強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)。2017年11月IBM實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵突破，宣布已造出有50個(gè)量子比特的計(jì)算機(jī)，也是科學(xué)家認(rèn)為量子計(jì)算機(jī)超越傳統(tǒng)超算的水平。

壞消息呢？IBM這款計(jì)算機(jī)每次保持量子計(jì)算狀態(tài)的時(shí)間只有90微妙。實(shí)際上，量子計(jì)算時(shí)普遍存在于不穩(wěn)定情況，必須采用強(qiáng)力冷卻手段才能維持工作；還得另行計(jì)算一遍，以便糾正早期量子計(jì)算機(jī)由于不穩(wěn)定而出現(xiàn)的計(jì)算錯(cuò)誤。不過(guò)，科學(xué)家正迅速改善不穩(wěn)定的問(wèn)題，希望五年內(nèi)能造出可在室溫下正常工作的量子計(jì)算機(jī)。

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下面解釋一下為什么量子計(jì)算與AI結(jié)合前景光明。隨著大規(guī)模應(yīng)用AI初步產(chǎn)生重大影響，人們意識(shí)到基于半導(dǎo)體的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)限制了通過(guò)AI解決重大問(wèn)題的能力?？茖W(xué)家預(yù)計(jì)，量子計(jì)算機(jī)不用脫離冷庫(kù)就能協(xié)助一些非常重要的運(yùn)算。

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量子計(jì)算有可能填補(bǔ)空缺，通過(guò)強(qiáng)大的運(yùn)算能力解決重大挑戰(zhàn)。精準(zhǔn)醫(yī)療、廉價(jià)能源以及超強(qiáng)新型材料都是量子計(jì)算可能實(shí)現(xiàn)突破的領(lǐng)域，因?yàn)榱孔佑?jì)算機(jī)可以將體積壓縮至極小，卻能完成數(shù)以十億計(jì)的運(yùn)算。谷歌的研究人員曾描繪過(guò)前景——他們用量子計(jì)算機(jī)模擬了氫分子的電子結(jié)構(gòu)，這是化工設(shè)計(jì)從憑經(jīng)驗(yàn)測(cè)量和有根據(jù)的猜測(cè)變成準(zhǔn)確的工程和模擬過(guò)程中關(guān)鍵步驟（也可用于研發(fā)新藥）。

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雖然應(yīng)用前景廣闊，但量子計(jì)算的危害也不容小覷。量子計(jì)算機(jī)可以輕松破解目前大多數(shù)加密模式（雖然安全專家已經(jīng)在制作量子比特?zé)o法破解的加密代碼）。舉例來(lái)說(shuō)，如果俄羅斯或中國(guó)等國(guó)家在量子計(jì)算領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢(shì)，完全有可能從事更隱秘的黑客活動(dòng)以及破解加密通信等。

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在政府、大公司、創(chuàng)業(yè)企業(yè)和大學(xué)實(shí)驗(yàn)室里，聰明的工程師們正為量子霸權(quán)爭(zhēng)分奪秒地研發(fā)。最后的勝負(fù)結(jié)果也確實(shí)可能改變?nèi)騽?shì)力格局。

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作者簡(jiǎn)介：維維克·瓦德哈（Vivek Wadhwa）是卡耐基梅隆大學(xué)工程學(xué)院杰出研究員。亞歷克斯·索克埃爾（Alex Salkever）是一位作家、演說(shuō)家，曾在Mozilla擔(dān)任營(yíng)銷副總裁。兩人合作撰寫(xiě)了《無(wú)人駕駛汽車中的司機(jī)：技術(shù)選擇怎樣塑造未來(lái)》（The Driver in the Driverless Car: How Our Technology Choices Will Create the Future）一書(shū)。

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