刘兴亮 | 谷歌“量子霸权”问世影响巨大

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两年前，我在《从区块链比特币看科技乌托邦》一文中提到，当前区块链加密算法头顶悬着一把“达摩克利斯之剑”，这就是量子计算。

当时很多人并不这么认为，因为量子计算还没有广为人知。 即使知道量子计算，估计也有很多人对量子计算不是很看好，觉得很遥远，根本不是短期的事情。

这两天，一则谷歌“量子霸权”的消息传遍科技圈，刷新了我们对量子计算的认知。

据多家外媒报道，谷歌的一份研究报告显示，他们已经实现了“量子至上”：全球最大的传统超级计算机峰会需要1万年才能解决问题量子计算机对比特币的影响，其量子计算机3分钟就能解决20 秒。 可以锻炼。

谷歌曾将相关论文上传至NASA官网，但此后不久，该论文就被删除。

网络上常有一句话：删的越快，事越大。 谷歌的“量子霸权”研究报告用在这里非常贴切。

当今最好的超级计算机在 200 秒内计算出结果需要 10,000 年。 让人不禁想起西游记中曾经说过的“天上一日人间一年”。 这就是差距。

这件事非同小可。 不少网友已经开始担心银行卡了，有人表示“银行卡都快抖了”。

因为，首先影响的是当前的加密算法。 所谓256位加密、1024位加密、2048位加密，都是以目前最大的超级计算机Summit还低的算力为基础的。 在此基础上，破解密码的计算时间很长，长到破解密码时密码没有价值。

但是，如果能达到谷歌这份报告中的计算能力，Summit需要1万年才能计算出结果，200秒就可以搞定，所以破解今天的密码需要几分钟。

想想都觉得有点可怕。

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虽然，有量子计算领域的专业人士指出，谷歌的量子计算机只能解决特定问题，不具备通用的计算能力。 不过，在我看来，虽然科学技术需要用质疑的眼光来看待，但科技的巨大进步不应该因为质疑而抹杀。 谷歌的“量子霸权”也是量子计算领域的重大突破。

传统的计算机理论模型是图灵机，硬件架构是在冯诺依曼架构的基础上演化而来的。 后来出现的各种新架构，比如集群/网格，包括现在流行的虚拟化、云计算，以及各种超级计算机，都是基于冯诺依曼架构。

虽然，在摩尔定律这只看不见的手的推动下，计算能力的发展已经超出了我们的想象，但是近年来，我们越来越发现摩尔定律越来越不准确，甚至有人提出摩尔定律是无效的争论。

这反映了一个我们不得不承认的事实：传统计算机越来越接近极限，如果继续沿着这条路走下去，计算能力很快就会走到尽头。

正是在这样的背景下，量子计算的优势逐渐显现。 量子计算突破了传统计算机的硬件架构，也有自己独特的软件系统。 量子比特（qubits）是量子计算的理论基石。

在传统的计算机中，一个信息单元由二进制的 1 位表示，它要么处于“0”状态，要么处于“1”状态。 在二进制量子计算机中，信息单位称为量子比特，它除了可以处于“0”态或“1”态之外，还可以处于叠加态，所以传统的比特只能表示一个值，但是一个量子比特可以同时表示多个值，因此突破了传统计算机的局限性，可以同时进行更多的计算，大大提高了计算能力。

所谓“量子霸权”不同于外交、军事领域的“霸权”。 指的是量子计算所拥有的超越所有经典计算机的计算能力。

因此，量子计算机是计算机发展史上的一个新物种，是人类科技发展史上的一次革命性创新。

它的出现将对世界产生颠覆性的影响。

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关于谷歌的量子霸权，让我强调三点：

量子计算于 20 世纪 80 年代初首次提出。 起初，只是一些理论研究。 直到2011年，世界上第一台商用量子计算机“D-Wave One”才发布。 与传统计算机相比，速度还是比较慢，主要是技术难度较大，也因为很多人和企业短期内看不到希望，不敢或不想涉足量子计算的研究.

谷歌的“量子霸权”创造了一个巨大的里程碑，其阶段性成果无疑是一剂强心剂，提振了整个行业的信心。 它就像一个标杆，让同行看到了希望。 相信不久的将来会有研究人员提出“赶超谷歌”的目标。

从事前沿技术研究是一条艰难的道路，而在这条道路上，像谷歌这样的领导者需要在他们面前举起双臂。 它的革命性突破也将吸引更多外界关注，让量子计算更加普及，吸引更多资金和人力投入到量子计算研究中。

由于计算能力的10万倍增长，当前与科学计算相关的化学、材料科学、药物学将发生革命性的变化。 将大大缩短新材料、新药的开发周期。 对于现在方兴未艾的人工智能和机器学习的变革，更是革命性的。

目前，一些研究人员为提高算法的性能绞尽脑汁，不断优化、优化、再优化。 在量子计算之前根本不需要这些算法。 计算能力的巨大提升使得机器学习和深度学习的速度更快、学习能力更强，这使得人工智能更加强大，能够处理更复杂的计算，应用于更复杂的场景。 它还将改变金融业。

谷歌“量子霸权”的消息传出后，据说对冲基金行业已经欢呼雀跃量子计算机对比特币的影响，因为他们利用计算机的超级计算能力来控制金融市场。 此外，整个银行业的安全体系也面临着新的考验。

虽然谷歌的“量子霸权”离真正普遍适用的量子计算已经不远了，但毕竟已经遥遥领先了。

事实上，在美国，除了谷歌，英特尔、微软、IBM等巨头都加入了量子计算的竞争。 英特尔与其他公司合作推出了首款量子低温晶圆探测器，可以加快硅基量子芯片上量子比特的测试过程。 微软正在大力推广与量子计算相关的Q#语言，其目标是开发通用的量子计算机。 IBM 的 53 量子位量子计算机将于 10 月推出。 而谷歌的量子计算机已经达到了72个量子比特。

我国虽然在理论研究上取得了一些成果，在技术实现上中国科大和华为都推出了量子计算模拟器，但与这些巨头相比显然还有差距。

量子计算必将成为未来科技的战略制高点。 在这个未来的制高点上，我们的国家是不可控的。 为此，国家及相关科研机构、企业有必要加大对量子计算的投入。