量子計(jì)算正接近現(xiàn)實(shí) 早期投資者已在為將來(lái)做好準(zhǔn)備

• 2018年2月12日 YaoEnHua來(lái)源：網(wǎng)易 882 54
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  2018-2023年中國(guó)眼鏡式望遠(yuǎn)鏡行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局分析及發(fā)展前景研究報(bào)告

  在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，企業(yè)及投資者能否做出適時(shí)有效的市場(chǎng)決策是制勝的關(guān)鍵。眼鏡式望遠(yuǎn)鏡行業(yè)研究報(bào)告就是為了解行情、分析環(huán)境提供依據(jù)，是企業(yè)了解市場(chǎng)和把握發(fā)展方向的重要手段，是輔助企業(yè)...

量子計(jì)算可能是標(biāo)志著科技界最大的變革之一，其利用量子力學(xué)機(jī)制來(lái)加速計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度。研究人員希望最終能利用它破解網(wǎng)絡(luò)加密或建立全新的分子模型。

量子計(jì)算可能是標(biāo)志著科技界最大的變革之一，其利用量子力學(xué)機(jī)制來(lái)加速計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度。研究人員希望最終能利用它破解網(wǎng)絡(luò)加密或建立全新的分子模型。

通用的量子計(jì)算機(jī)還需要數(shù)年時(shí)間才能完成，但是第一個(gè)基本的系統(tǒng)將數(shù)以十計(jì)的量子比特(或量子位元qubits)連接在一起，供研究人員和開發(fā)人員使用。除了在“經(jīng)典”計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的量子模擬，這給了軟件開發(fā)人員第一次使用這項(xiàng)技術(shù)的機(jī)會(huì)。

微軟和谷歌也準(zhǔn)備在量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展上宣布突破。盡管這項(xiàng)技術(shù)預(yù)計(jì)要花上幾十年才能完全成熟，但量子計(jì)算的第一個(gè)好處已經(jīng)開始慢慢顯現(xiàn)。

John Sarrao是美國(guó)洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室(the Los Alamos National Laboratory)理論、模擬和計(jì)算的副主任，也是致力于研究如何投資這項(xiàng)技術(shù)的科學(xué)家之一。該組織以其在核武器方面的工作而聞名，其從國(guó)家安全的角度對(duì)量子計(jì)算進(jìn)行了長(zhǎng)期的觀察。然而，根據(jù)Sarrao先生的說法，量子計(jì)算在短期內(nèi)也會(huì)有收益。

洛斯阿拉莫斯是第一個(gè)商用量子計(jì)算機(jī)的最早客戶之一，該商用量子計(jì)算機(jī)由DWave Systems制造。這家加拿大公司使用一種被稱為量子退火(quantum annealing)的技術(shù)，這種方法最適合處理復(fù)雜的優(yōu)化問題。Sarrao先生說這個(gè)量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)被應(yīng)用于處理現(xiàn)實(shí)世界的問題，比如分析材料的電子結(jié)構(gòu)。一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)已經(jīng)可以完成這樣的任務(wù)，但是人們期望有一天，當(dāng)這個(gè)行業(yè)達(dá)到所謂的“量子疊加(quantum superiority)”時(shí)，量子計(jì)算機(jī)將能夠更快地完成這項(xiàng)工作。

“我們基本上是在進(jìn)行勞動(dòng)力投資，”他在談到DWave時(shí)說。洛斯阿拉莫斯已經(jīng)向其任何想要嘗試這項(xiàng)技術(shù)的開發(fā)者開放了這個(gè)系統(tǒng)。讓開發(fā)人員自由學(xué)習(xí)新的編程技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)生獲益。Sarrao先生說：“我們最好的DWave用戶也是那些深入?yún)⑴c大規(guī)模經(jīng)典模擬的人。”他說，他們對(duì)量子編程的新技術(shù)“絕對(duì)興奮”，并一直在使用他們?cè)趯?shí)驗(yàn)工作中獲得的常規(guī)工作思路。

獲益之一：改進(jìn)經(jīng)典計(jì)算

這是投資量子計(jì)算的最直接獲益之一：它有助于塑造開發(fā)者的想法，改進(jìn)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的編程方式，為最終遷移到全量子計(jì)算機(jī)奠定基礎(chǔ)。

微軟量子編程主管Krysta Svore稱這些為“量子激發(fā)(quantum-inspired)”算法。她說：“我們學(xué)習(xí)了所有這些新技術(shù)，我們可以在經(jīng)典計(jì)算中使用它們?！?/p>

“這些方案現(xiàn)在就可以加速解決你的問題?！逼渲幸粋€(gè)例子是微軟開發(fā)了一種算法來(lái)訓(xùn)練深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。通過應(yīng)用更適合于量子計(jì)算機(jī)的技術(shù)(比如大規(guī)模并行處理)，Svore女士和同事減少了訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間，并提高了其性能的質(zhì)量。

獲益之二：混合算法(Hybrid algorithms)

另一個(gè)近期優(yōu)勢(shì)在于混合算法，它同時(shí)使用量子和經(jīng)典計(jì)算資源。像這樣的算法將充分利用經(jīng)典計(jì)算機(jī)處理大部分的工作，在必要的時(shí)候?qū)⒉糠钟?jì)算交給量子硬件。

美國(guó)量子計(jì)算初創(chuàng)公司Rigetti Computing去年底發(fā)表了一份據(jù)稱是迄今為止設(shè)計(jì)的最復(fù)雜的混合量子算法結(jié)果。該軟件被用于非監(jiān)督學(xué)習(xí)，這是一種機(jī)器學(xué)習(xí)，它涉及到識(shí)別數(shù)據(jù)中的模式，而不需要通常與機(jī)器學(xué)習(xí)相關(guān)聯(lián)的訓(xùn)練。

Rigetti公司的首席運(yùn)營(yíng)官M(fèi)adhav Thattai說：“這種混合算法將會(huì)帶來(lái)量子優(yōu)勢(shì)(quantum advantage)的第一個(gè)例子”，這是一個(gè)量子計(jì)算機(jī)帶來(lái)真正商業(yè)利益的時(shí)刻，而這是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

以上的想法可能有助于引出量子時(shí)代的益處。然而，企業(yè)當(dāng)下投資這項(xiàng)技術(shù)是為了在量子計(jì)算機(jī)全面到來(lái)時(shí)確保其領(lǐng)先地位。

洛斯阿拉莫斯的Sarrao先生說，當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，依賴于兩件事：硬件進(jìn)步會(huì)帶來(lái)更好的量子位質(zhì)量，而更優(yōu)的軟件則需要更少的量子位來(lái)解決復(fù)雜的問題。

今天的量子比特，或者說量子位，只能在幾毫秒內(nèi)維持一個(gè)量子態(tài)，在外界干擾導(dǎo)致它們“退化(decohere)”后，其所處理的信息就丟失了。如果沒有更強(qiáng)大的量子位，僅僅糾正量子系統(tǒng)中的錯(cuò)誤就會(huì)消耗掉大部分系統(tǒng)的資源。

Sarrao先生說：“一方面，我們看到了更好的算法效率的融合，另一方面是更好的量子位?！彼a(bǔ)充說，這種融合將會(huì)有多快仍然無(wú)法預(yù)測(cè)。

回顧歷史：量子夢(mèng)正接近現(xiàn)實(shí)

1982年，物理學(xué)家Richard Feynman提出了量子計(jì)算的概念。

1994年，數(shù)學(xué)家Peter Shor展示了如何利用量子計(jì)算機(jī)破解加密技術(shù)。

2011年，加拿大DWave公司推出了第一款商用量子計(jì)算機(jī)，盡管它能解決的問題是有限的，而且量子效應(yīng)的程度也受到了質(zhì)疑。

2016年5月，IBM允許用戶試用其第一個(gè)量子計(jì)算機(jī)，一個(gè)5量子位(5-qubit)系統(tǒng)。

2017年4月，谷歌公布其“量子霸主”計(jì)劃，計(jì)劃在年底前實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)典計(jì)算機(jī)的超越。

2017年11月，IBM宣布成為第一家研制出50量子位(50-qubit)處理器的公司。

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