本文轉(zhuǎn)自：封面新聞

(資料圖)

封面新聞?dòng)浾?邊雪

“我已經(jīng)死了。”圖恒宇望著MOSS說(shuō)。

MOSS回答，“我對(duì)“已經(jīng)”和“死了”有些別的看法?！?/p>

看過(guò)《流浪地球2》的觀眾，一定不會(huì)忘記電影彩蛋中，圖恒宇在虛擬空間收到木星危機(jī)時(shí)間后，與MOSS的對(duì)話。

《流浪地球》系列中550W型量子計(jì)算機(jī)，即MOSS（圖片來(lái)源：電影截圖）

作為擁有超強(qiáng)算力和“自我意識(shí)”的550W量子計(jì)算機(jī)，MOSS再次成為貫穿全劇的“黑科技”，出盡風(fēng)頭后還不忘在結(jié)尾留下懸念：MOSS是否能超出時(shí)空的限制？

《流浪地球2》預(yù)告：人工智能MOSS對(duì)話劉培強(qiáng)。（圖片來(lái)源：官網(wǎng)截圖）

“《流浪地球2》中的量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)并非存在于科幻電影了?！敝袊?guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)量子計(jì)算專(zhuān)業(yè)組秘書(shū)長(zhǎng)、本源量子首席科學(xué)家郭國(guó)平日前在接受封面新聞?dòng)浾卟稍L時(shí)表示，在經(jīng)典計(jì)算機(jī)的早期研發(fā)過(guò)程中，中國(guó)處于跟隨者位置。不過(guò)，中國(guó)對(duì)量子計(jì)算前期戰(zhàn)略性地關(guān)注和投入，正在取得令人矚目的回報(bào)。

中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)量子計(jì)算專(zhuān)業(yè)組秘書(shū)長(zhǎng)、本源量子首席科學(xué)家郭國(guó)平教授（圖片來(lái)源：受訪者供圖）

從科幻回歸現(xiàn)實(shí)，量子計(jì)算已成為全球競(jìng)相追逐的“新高地”。量子計(jì)算機(jī)究竟會(huì)帶來(lái)怎樣的科技革命？將為人類(lèi)的工作、生活帶來(lái)怎樣的變化？今天，就讓我們?nèi)轿皇崂硪幌逻@個(gè)神秘“大BOSS”。

量子計(jì)算機(jī)究竟為啥這么厲害？

“與我們目前大家廣泛使用的電子計(jì)算機(jī)（electronic computer）不同，量子計(jì)算機(jī)（quantum computer）是一類(lèi)遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置?！北本┐髮W(xué)計(jì)算機(jī)研究所副所長(zhǎng)郭宗明在接受封面新聞?dòng)浾卟稍L時(shí)表示，量子計(jì)算機(jī)也可以簡(jiǎn)單地被理解為，某個(gè)處理和計(jì)算量子信息、運(yùn)行量子算法的裝置。

北京大學(xué)計(jì)算機(jī)研究所副所長(zhǎng)郭宗明。

但要說(shuō)清楚什么是量子計(jì)算，就不得不拿經(jīng)典計(jì)算機(jī)的計(jì)算方式來(lái)對(duì)比。

經(jīng)典計(jì)算機(jī)從物理上可以被描述為對(duì)輸入信號(hào)序列按一定算法進(jìn)行變換的機(jī)器，其算法由計(jì)算機(jī)的內(nèi)部邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。

量子計(jì)算則是在經(jīng)典計(jì)算的基礎(chǔ)上作出極大的擴(kuò)充，其最本質(zhì)的特征為量子疊加性和量子相干性。量子計(jì)算機(jī)對(duì)每一個(gè)疊加分量實(shí)現(xiàn)的變換相當(dāng)于一種經(jīng)典計(jì)算，所有這些經(jīng)典計(jì)算同時(shí)完成，量子并行計(jì)算。

據(jù)郭宗明介紹，量子計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)主要有運(yùn)行速度較快、處置信息能力較強(qiáng)、應(yīng)用范圍較廣等特點(diǎn)?！芭c一般電子計(jì)算機(jī)比較起來(lái)，信息處理量愈多，特別是并行性越明顯，對(duì)于量子計(jì)算機(jī)實(shí)施運(yùn)算也就愈加有利，也就更能確保運(yùn)算具備精準(zhǔn)性?！?/p>

在《流浪地球 2》的背景設(shè)定里，量子計(jì)算機(jī)已處于大規(guī)模發(fā)展應(yīng)用階段，可實(shí)現(xiàn)全球復(fù)雜計(jì)算資源融合與調(diào)度。而影片中出現(xiàn)的 "550A、550C、550W" 等多個(gè)型號(hào)描述，則意味著量子計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了多個(gè)版本迭代。走出電影，現(xiàn)實(shí)中量子計(jì)算機(jī)也早已展現(xiàn)顛覆式的計(jì)算能力。

2020年9月，國(guó)內(nèi)首個(gè)超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“本源悟源”在合肥正式上線，搭載6比特超導(dǎo)量子處理器夸父KF C6-130，面向全球用戶提供真實(shí)的量子計(jì)算云服務(wù)，也是中國(guó)國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)工程化的量子計(jì)算機(jī)，由合肥本源量子自主研發(fā)。

本源悟源超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)（圖片來(lái)源：受訪者供圖）

同年12月，我國(guó)科學(xué)家潘建偉教授等人成功構(gòu)建76個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章”，主要用于數(shù)學(xué)求解，求解數(shù)學(xué)算法高斯玻色取樣只需200秒，而當(dāng)時(shí)世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)要用6億年，這一突破使中國(guó)成為全球第二個(gè)實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國(guó)家。

祖沖之號(hào)和九章量子計(jì)算機(jī)。（圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)）

放眼國(guó)際，對(duì)于量子計(jì)算機(jī)的重視程度也超乎想象，谷歌、亞馬遜等科技巨頭，紛紛想要主導(dǎo)這一領(lǐng)域。

2019年，谷歌團(tuán)隊(duì)用54位量子處理器在200秒內(nèi)完成世界上最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)需要1萬(wàn)年時(shí)間才能完成的特定計(jì)算。

2022年，芬蘭和歐洲量子計(jì)算公司IQM的科學(xué)家研制出了一種新的超導(dǎo)量子比特“獨(dú)角獸”，并以99.9%的置信度利用“獨(dú)角獸”實(shí)現(xiàn)了量子邏輯門(mén)。

量子計(jì)算機(jī)預(yù)計(jì)在3-5年后發(fā)揮作用

學(xué)術(shù)界將把量子計(jì)算發(fā)展分為“實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算優(yōu)越性”“實(shí)現(xiàn)專(zhuān)用的量子模擬機(jī)”“構(gòu)建可編程通用量子計(jì)算機(jī)”三個(gè)階段。

“目前針對(duì)量子計(jì)算機(jī)的新聞報(bào)道，主要還是以前二個(gè)階段的進(jìn)展為主，例如‘祖沖之’比超算快億億億倍等。另外，很多業(yè)界巨頭（例如谷歌、阿里達(dá)摩院）投身到量子計(jì)算機(jī)的研究中，一些最新的成果沒(méi)有報(bào)道，出于商業(yè)保密的目的?！伴L(zhǎng)期關(guān)注量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域發(fā)展的郭宗明認(rèn)為，我國(guó)的量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)達(dá)到了“實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)優(yōu)越性”和“實(shí)現(xiàn)專(zhuān)用的量子模擬機(jī)”，處于“構(gòu)建可編程通用量子計(jì)算機(jī)的階段”，但是目前處于第三階段的初級(jí)階段。

據(jù)媒體報(bào)道，量子對(duì)數(shù)據(jù)堆的獨(dú)特分析能力，已經(jīng)在優(yōu)化數(shù)以千計(jì)油輪穿越全球的路線，幫助決定哪些ICU病人需要最緊急的護(hù)理，并在原子水平上模仿化學(xué)過(guò)程，以更好地設(shè)計(jì)新材料。

此外，量子計(jì)算還有望增強(qiáng)人工智能，為社會(huì)提供新型算力，從根本上改變我們周?chē)氖澜?。郭?guó)平告訴新聞?dòng)浾撸骸傲孔佑?jì)算機(jī)在海量數(shù)據(jù)并行運(yùn)算上有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，可以解決很多金融、生命科學(xué)、醫(yī)藥行業(yè)的瓶頸問(wèn)題?！?/p>

據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)公司（International Data Corp）分析，全球量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)預(yù)計(jì)將從2020年的4.12億美元增長(zhǎng)到2027年的86億美元。

郭國(guó)平稱(chēng)，目前量子計(jì)算機(jī)處于剛剛從研發(fā)開(kāi)始轉(zhuǎn)向工程化的階段?！皬娜騺?lái)看，量子計(jì)算的企業(yè)基本都是從研發(fā)開(kāi)始往工程化商業(yè)化方向前進(jìn)，目前設(shè)立的目標(biāo)大概是2030年實(shí)現(xiàn)。包括IBM、谷歌這些量子計(jì)算賽道里面最強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)，以及本源量子，都希望在2030年跨入比特位數(shù)比較高的通用量子計(jì)算機(jī)時(shí)代?！?/p>

“量子計(jì)算絕對(duì)不是一個(gè)孤立的、只有幾個(gè)科學(xué)家就能干成的事情。預(yù)計(jì)3-5年內(nèi)，量子計(jì)算有望發(fā)揮實(shí)際作用。”

算力無(wú)敵，但量子計(jì)算發(fā)展仍需面對(duì)挑戰(zhàn)

雖然量子計(jì)算的發(fā)展藍(lán)海已經(jīng)呈現(xiàn)，但其當(dāng)下仍難以產(chǎn)生大規(guī)模、明顯而即時(shí)的影響，其原因之一就是量子計(jì)算所耗費(fèi)的成本非常高。“目前，構(gòu)建一個(gè)帶有讀出、控制、可調(diào)諧耦合器的量子比特成本約為10000 美元，”美國(guó)量子計(jì)算公司SEEQC首席執(zhí)行官John Levy曾公開(kāi)稱(chēng)，“不久前，成本大約在40000美元?！?/p>

除了高昂的算力成本，創(chuàng)建強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)并非易事，為了使系統(tǒng)正常運(yùn)行，量子計(jì)算系統(tǒng)必須接近絕對(duì)零度溫度，而這種對(duì)極端溫度的敏感性，也制約了其發(fā)展的速度。

在郭宗明看來(lái)，當(dāng)前，專(zhuān)用性作為量子計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)之一，也嚴(yán)重限制了量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用。

“以目前火熱的人工智能AI為例，AI在人臉識(shí)別、圖像理解、自然語(yǔ)言處理等方面的專(zhuān)用人工智能取得了極大的成功，人臉識(shí)別等應(yīng)用的準(zhǔn)確率超過(guò)了人類(lèi)的平均水平，但是都屬于專(zhuān)用智能系統(tǒng)。大家爭(zhēng)論的焦點(diǎn)，就是人工智能通用性。”

“我覺(jué)得量子計(jì)算機(jī)發(fā)展要得到推廣和應(yīng)用，需要在通用性上多下力氣?！惫诿髦赋觯琌penAI推出通用人工智能平臺(tái)ChatGPT火遍國(guó)內(nèi)外，并在新媒體、影視、軟件開(kāi)發(fā)、游戲、論文寫(xiě)作等多個(gè)方面得到迅速應(yīng)用，就是其技術(shù)具有可擴(kuò)展性。

“我們發(fā)現(xiàn)量子計(jì)算最少是對(duì)于處理一些特定問(wèn)題，原則上有更強(qiáng)大的處理能力、更快的處理速度?！惫鶉?guó)平直言，在量子計(jì)算機(jī)的賽道上，中國(guó)的生態(tài)圈還尚未完全形成。

但毫無(wú)疑問(wèn)的是，量子計(jì)算革命已來(lái)。在2022年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)上，首次明確提出要加強(qiáng)量子計(jì)算等前沿技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用推廣。量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，也將在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)提速發(fā)展。

對(duì)于量子計(jì)算機(jī)的未來(lái)，郭宗明認(rèn)為量子計(jì)算機(jī)會(huì)成為一種通用的計(jì)算機(jī)，各種高運(yùn)算、高并發(fā)的應(yīng)用，將會(huì)達(dá)到一個(gè)新的臺(tái)階。“例如，人工智能的應(yīng)用，現(xiàn)在對(duì)算力要求很高，目前依賴大量的GPU，將來(lái)使用量子計(jì)算機(jī)的話，就可以輕松實(shí)現(xiàn)?！?/p>

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