對于這場(chǎng)量子力學(xué)的“迷你曼哈頓計劃”，你怎么看？

　　基于這些理論基礎，理查德·費曼最早提出了量子計算機的概念設想。

　　而事實(shí)上，一直到80年代，量子計算機都處在理論推導狀態(tài)。在這期間，理查德·費曼1982年提出了利用量子體系實(shí)現通用計算的想法，1985年大衛·杜斯則提出了量子圖靈機模型。

　　直到1994年彼得·秀爾提出量子質(zhì)因子分解算法，因其對于通行于銀行及網(wǎng)絡(luò )等處的RSA加密算法可以破解而構成威脅，量子計算機開(kāi)始變成熱門(mén)話(huà)題。

　　2007年2月，加拿大D-Wave系統公司宣布研制成功16位量子比特的超導量子計算機，但其作用僅限于解決一些最優(yōu)化問(wèn)題，與科學(xué)界公認的能運行各種量子算法的量子計算機仍有較大區別。此時(shí)，D-Wave公司的“迷你曼哈頓計劃”正式開(kāi)啟。

　　2009年11月15日，世界首臺可編程的通用量子計算機在美國誕生。同年，英國布里斯托爾大學(xué)的科學(xué)家研制出基于量子光學(xué)的量子計算機芯片，可運行秀爾算法。

　　直至目前，量子計算機相較于經(jīng)典計算機的優(yōu)越性主要體現在：1、量子疊加，同時(shí)表示0和1;2、量子并行計算,可同時(shí)對2^n個(gè)數進(jìn)行數學(xué)運算，相當于經(jīng)典計算機同時(shí)進(jìn)行2^n次操作。

　　對于量子計算機可以實(shí)現的計算量，費曼有一個(gè)經(jīng)典的應用場(chǎng)景描述：如果被要求5分鐘內在國會(huì )圖書(shū)館某一本書(shū)的某頁(yè)上找到一個(gè)大寫(xiě)字母“X”，這幾乎是不可能的，因為國會(huì )圖書(shū)館有5000萬(wàn)冊書(shū)。但是如果處于5000萬(wàn)個(gè)平行現實(shí)中，每個(gè)現實(shí)都可以查看不同的書(shū)籍，那么肯定能在其中某個(gè)現實(shí)中找到這個(gè)“X”。

　　在這個(gè)假設中，普通計算機就像是前一種情形中的“瘋子”，需要在5分鐘內找遍盡可能多的書(shū)。而量子計算機卻能復制出5000萬(wàn)個(gè)人，每個(gè)只需翻找一本書(shū)即可。

　　“谷歌們”到底在做哪些研究?

　　即使量子計算機在2009年誕生，但因為離實(shí)際應用還有很大距離，其影響力主要是在學(xué)術(shù)、科研機構、巨頭科技公司，以及各國的技術(shù)研發(fā)比拼上。

　　2010年3月，德國超級計算機成功模擬42位量子計算機;2011年4月，澳大利亞和日本的科研團隊在量子通信方面取得突破，實(shí)現了量子信息的完整傳輸;同年9月，科學(xué)家證明量子計算機可以用馮·諾依曼架構來(lái)實(shí)現;2012年2月，IBM聲稱(chēng)在超導集成電路實(shí)現的量子計算方面取得數項突破性進(jìn)展;2013年5月，D-Wave宣稱(chēng)NASA和Google共同預定了一臺采用512量子位的D-Wave Two量子計算機。

　　關(guān)于NASA和Google的合作，NASA的希望是量子計算機能被用于發(fā)現新的類(lèi)地行星，或者應用到星際航行。而“發(fā)明大王”谷歌則希望量子計算機可以解決創(chuàng )造性的問(wèn)題，前面提到，經(jīng)典計算機無(wú)論在運算屬性還是運算速度上都差強人意。此外，量子計算機還可以讓機器學(xué)習方面取得不可估量的巨大進(jìn)步。

　　目前，谷歌和NASA買(mǎi)下的這臺D-Wave Two據說(shuō)被鎖在一個(gè)巨大的黑盒子中，因為量子需要在絕對低溫中才能有更快的運行速度，所以這個(gè)黑中的溫度幾乎達到絕對零度(零下273.15攝氏度)，同時(shí)，盒內完全黑暗且安靜。

　　在去年9月舉辦的Ignite大會(huì )上，微軟展示了拓撲量子位以及硬件軟件生態(tài)系統開(kāi)發(fā)方面取得的進(jìn)展，發(fā)布了為駕馭規?；孔佑嬎銠C而專(zhuān)門(mén)優(yōu)化的新的編程語(yǔ)言，讓開(kāi)發(fā)者能夠編寫(xiě)量子程序，在當前的量子模擬器上調試，并能夠在未來(lái)真正的拓撲量子計算機上運行。

　　雖然仍未開(kāi)發(fā)出可運行的量子位，但微軟量子團隊主管霍爾姆達爾在近期表示，微軟現在已經(jīng)“十分接近”宣布實(shí)現這一突破。

　　對于D-Wave的聯(lián)合創(chuàng )始人和首席科學(xué)家埃里克·勒迪辛斯基來(lái)說(shuō)，他要在10年，而不是50年造出一臺量子計算機，這對于他來(lái)說(shuō)是一項“迷你曼哈頓計劃”。

　　然而，質(zhì)疑聲也沒(méi)有消停過(guò)。有專(zhuān)家至今認為，還需要幾十年才會(huì )出現真正應用量子力學(xué)原理的計算機。有計算機專(zhuān)家提醒說(shuō)，也許目前所謂量子計算機的處理器確實(shí)很快，但仍然是在障眼法的演示下應用了傳統科技。更有如MIT量子物理學(xué)家斯科特·阿倫森自稱(chēng)是D-Wave的首席批評家，他的公眾言論一直強調，沒(méi)有直接證據說(shuō)明D-Wave的量子處理器是以量子力學(xué)的方式運行的，即使有谷歌和NASA的背書(shū)。

　　無(wú)路如何，這次“迷你曼哈頓計劃”看起來(lái)還是有巨大前景，別忘了D-Wave最初可是由亞馬遜的貝佐斯和中情局共同進(jìn)行戰略投資。

　　“量子霸權”競爭激烈，最終誰(shuí)會(huì )勝出?是21世紀的“發(fā)明大王”谷歌?老牌“軟件帝國”微軟?電商跨界者亞馬遜、IBM、英特爾，亦或是D-Wave?

　　或者還有別的可能。

　　暨破比特操縱記錄后 潘建偉團隊完成首個(gè)TDA算法驗證演示

　　去年5月，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士在上海宣布，我國科研團隊成功構建了光量子計算機，首次演示了超越早期經(jīng)典計算機的量子計算能力。

　　此次突破，主要體現在超導體系上，研究團隊打破了由美國保持的9個(gè)量子比特操縱記錄，自主研發(fā)了10比特超導量子線(xiàn)路樣品，實(shí)現了目前世界上最大數目的超導量子比特的多體純糾纏，并通過(guò)層析測量方法完整地刻畫(huà)了10比特量子態(tài)。

　　近日，潘建偉團隊再次完成了首個(gè)在光量子計算機上進(jìn)行拓撲數據分析(TDA)算法的驗證演示，表明數據分析可能是未來(lái)量子計算的一大重要應用。

　　據了解，TDA可以抵抗一定噪聲的干擾，從數據中提取有用信息，而量子版本的TDA能實(shí)現對經(jīng)典最優(yōu)TDA算法的指數級加速。量子TDA算法也是繼秀爾算法(上述用于大數因子分解進(jìn)行密碼破譯)、Grover 算法(用于搜索問(wèn)題)、HHL 算法(用于解線(xiàn)性方程組)之后，人類(lèi)在量子計算機上可使用的一種新算法。

　　該算法為在量子計算機上進(jìn)行高維數據處理、甚至人工智能算法領(lǐng)域的探索打開(kāi)了方向。

　　后記

　　從普朗克提出量子概念，到愛(ài)因斯坦和波爾的量子力學(xué)革命，海森伯和波恩共同宣布量子力學(xué)的建立，薛定諤的貓“否定之否定”，再到有量子力學(xué)滲透的奧本海默“曼哈頓計劃”，費曼提出量子計算機概念，D-Wave大膽嘗試“迷你曼哈頓計劃”，并最終掀起科技巨頭們和國家量子科技爭霸賽，量子力學(xué)已經(jīng)陪伴了人類(lèi)118年。118年來(lái)，頂尖的人類(lèi)智慧最終發(fā)現了量子世界并企圖將其轉化為現實(shí)應用。

　　然而，無(wú)論科技發(fā)展至何程度，其本質(zhì)還是為人類(lèi)服務(wù)。但人類(lèi)、真理、科學(xué)究竟應該為何關(guān)系?這是自科學(xué)不僅僅有改變人類(lèi)生活，甚至改變人類(lèi)屬性的潛在可能下需要的哲學(xué)思考。

　　從歷史發(fā)展來(lái)看，二十世紀上半頁(yè)人類(lèi)經(jīng)歷了地緣政治變化，以及新興的政治思潮極端化帶來(lái)的種種災難。雖然說(shuō)科學(xué)技術(shù)本身是有意義的，性質(zhì)是中性的，但就如愛(ài)因斯坦諫言總統趕在納粹之前創(chuàng )造出原子彈的迫切心情，科學(xué)家們在第一顆原子彈爆炸后的狂喜，卻在真正的災難發(fā)生后轉瞬即逝，進(jìn)而陷入巨大的驚恐之中。

　　科學(xué)能夠決定它自身的永續發(fā)展，卻無(wú)法確保人類(lèi)的命運。

　　這，或許應該是我們更優(yōu)先思考的。