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2019/05/14 来源:海东信息港

导读

在20世纪末,“量子”这个词作为一种具有重大意义的描述而流行起来,用普通的词汇来形容它甚至都会拉低它的身价。例如,“量子飞跃”就是一个重大的

在20世纪末,“量子”这个词作为一种具有重大意义的描述而流行起来,用普通的词汇来形容它甚至都会拉低它的身价。例如,“量子飞跃”就是一个重大的进步。

充其量,这是一个不精确(尽管有趣)的定义。然而,当“量子”被应用到“计算”时,我们确实进入了一个飞跃的进步时代。

量子计算是基于量子理论原理的技术,在原子和亚原子层面上解释能量和物质的本质。它依赖于令人难以置信的量子力学现象的存在,例如叠加和纠缠。

欧文·薛定谔(Erwin Schrodinger) 20世纪30年代的“思考实验”中,一只猫既死又活,实验的目的是为了强调叠加的明显荒谬,即量子系统可以同时存在于多个状态,直到被观察或测量。今天的量子计算机包含几十个量子位元,它们充分利用了这一原理。每个量子位都存在于0和1,直到被测量。量子位元的发展对于处理大量的数据和达到以前无法达到的计算效率水平具有重要的意义,而这正是量子计算的潜力所在。

当薛定谔想着丧尸猫的时候,阿尔伯特·爱因斯坦正在观察他所描述的“远距离幽灵行动”,这些粒子的传播速度似乎比光速还快。他看到的是纠缠在一起的电子。纠缠是指同一量子系统中粒子的状态不能相互独立描述。即使它们相隔很远,它们仍然是同一个系统的一部分。如果你测量一个粒子,其余的似乎马上就知道了。目前测量纠缠粒子的记录距离是1200公里。纠缠意味着整个量子系统大于其各部分之和。

各方都在采用不同的方法进行量子计算,因此对量子计算的工作原理的单一解释是主观的。但是有一个原则可以帮助读者理解经典计算和量子计算的区别。经典计算机是二进制的。也就是说,它们依赖于一个事实,即每一个比特只能以0或1两种状态中的一种存在。薛定谔的猫只是说明亚原子粒子可以同时呈现无数种状态。如果你想象一个球体,如果北极是0,南极是1,那么就会有一个二元状态。在一个量子位元中,整个球体可以容纳无数的其他状态,而将这些状态与量子位元之间的关系联系起来,使得量子计算能够很好地适应经典计算无法完成的各种特定任务。创建量子位元并维持其存在足够长的时间以完成量子计算任务是一个持续的挑战。

人性化的量子计算量子计算的目的是帮助和扩展经典计算的能力。量子计算机将比传统计算机更有效地执行某些任务,为我们提供了用于特定应用的新工具。量子计算机不会取代经典计算机。事实上,量子计算机需要经典计算机来支持它们的特殊能力,比如系统优化。

量子计算机将有助于在能源、金融、医疗保健、航空航天等不同领域提出解决方案。它们的能力将帮助我们治疗疾病、改善全球金融市场、疏通交通、应对气候变化等等。例如,量子计算有潜力加速药物的发现和开发,并提高用于跟踪和解释气候变化及其不利影响的大气模型的准确性。

将其称之为“人性化”量子计算,因为如此强大的新技术应该被用来造福人类,否则我们将错失良机。

投资、专利、初创企业等方面的增长

从实际情况看,的可核实的全球投资和专利申请数据反映了这两个领域的增长,这一趋势可能会持续下去。据《经济学人》报道,进入2015年,全球在量子计算领域的非分类国家投资总计约17.5亿美元。欧盟以6.43亿美元名列榜首。美国以4.21亿美元的投资额位居,其次是中国(2.57亿美元)、德国(1.4亿美元)、英国(1.23亿美元)和加拿大(1.17亿美元)。20个国家在量子计算研究上至少投资了1000万美元。

与此同时,Thomson Innovation进行的一项专利搜索显示,美国在量子计算相关专利申请中以295项,其次是加拿大(79项)、日本(78项)、英国(36项)和中国(29项)。预计到2017年底,与量子计算相关的专利数量将增加430%

结果是,各国、科技巨头、大学和初创企业都在探索量子计算及其潜在应用领域。

如果你想切身体验下,可以看看IBM和谷歌等大名鼎鼎的计算巨头提供的免费工具,以及来自巨头和初创企业的开源产品。现在量子计算机上的实际时间是可用的,而且访问机会只会进一步扩大。

在我看来,专有解决方案将屈服于开源、协同研发和通用量子计算价值主张的观点的同时,仅在北美就有几十家初创企业与政府和学术界一道进入质量控制生态系统。像Rigetti计算公司、D-Wave系统公司、1Qbit信息技术公司、量子电路公司、QC Ware公司、Zapata计算公司这样的名字可能会被大家所熟知,或者被更大的公司所吞并——在这个新兴的领域里,一切皆有可能。

发展量子计算标准另一种参与的方式是参与开发与量子计算相关的标准。技术标准终会加速技术的发展,引入规模经济,并扩大市场。量子计算机硬件和软件开发将受益于一个通用的术语,和公认的度量结果的度量标准。

目前,IEEE标准协会量子计算工作组正在制定两个标准。一种是量子计算的定义和命名,这样我们就可以使用相同的语言。另一种解决了性能度量和性能基准测试问题,以实现对量子计算机的性能与经典计算机的性能进行测量,并终相互进行测量。

随着时间的推移,对额外标准的需求将变得清晰。

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