瞥计算的未来：量子计算

本月在拉斯维加斯举行的消费电子展（CES）期间，参观者观看LG的巨型曲面显示器。CES重点展示了LG，三星和夏普等全球公司的新产品。CES是全球最大的贸易展览会，旨在展示消费电子行业的新产品和新技术。图：刘杰/新华社

这个月成千上万的人涌向拉斯维加斯，不是为了赏美景，而是为了参加消费电子展（CES），这个世界上最大的年度电子博览会，科技界的所有知名人士都带来他们最新的科技“玩具”让世人看。

其中，展出的新产品包括卷帘电视，折叠式智能手机，老年人家用机器仆人以及帮助人们行走的机器人腿。有一个展示可能没有引起其他人的更多兴奋，那就是IBM推出世界上第一台商用量子计算机Q System One时，这可以说是自50年代以来计算领域最重要的一步。     

这一刻让人的记忆回到了1951年Univac 1的揭幕。Univac 1是世界上第一台商用计算机。它重达8吨以上，占地35平方米，需要数十人操作并拥有自己专属的冷却设备。即便如此，相比之下，起算力还不如现代的袖珍计算器强大。

现代手机拥有近百万倍的处理能力和四百万倍的内存。尽管如此，在那个年代，它是最先进的，当时没有人能够预测未来70年将会出现什么样的计算机。甚至，想象都没有这个概念。同样，Q System One作为该领域的先驱似乎在相同的尴尬情况里。对于怀疑论者来说，这并不完美，我们已经退回了70年前的Univac。但实际上，Q System One与任何过去或现在的计算机几乎没有相似之处，而它的跨越性，在未来不久似乎会拉开帷幕。     



现代计算机功能非常强大，但功能不足以解决大量高度复杂的问题。例如，在制药行业，开发药物的科学家可以理想地使用量子计算机，它能够准确预测某些药物对人体会产生什么影响的超强模拟器。这不仅会消除实时检测，还会加速开发新药的过程。

由于人体和药物本身的复杂性，运行这些模拟所需的功率已经超出了今天的超级计算机的能力。在一个就是大数据的挑战。我们每秒都会生成大量数据，并且需要对这些数据进行分析，以解决业务和科学领域的许多问题。

一个很好的例子是卡鲁的Square Kilometer阵列。在其巅峰时期，它每秒将产生35 000张DVD数据。而这些数据都是需要分析的大量数据。不幸的是，很多这些数据永远不会被彻底分析，因为我们根本没有足够的计算能力。

更糟糕的是，我们可能无法在一段时间内构建更强大的计算机。在一个非常基础的层面上，计算机由晶体管驱动，多年来，晶体管的规模逐渐变小，允许制造商将更多的晶体管塞入处理器，使这些处理器的功能呈指数级增长。麻烦的是，我们已经到了处理器非常小的阶段，它们接近几个原子的大小。我们不能再小于此，因为物理定律不允许它在继续缩小。

因此，除非我们找到一种全新的方法，否则我们将无法生产更强大的计算机。解决方案在于量子计算。量子计算机不依赖于与我们基于晶体管的机器相同的物理定律，并且最重要的是，它们非常强大。

这是因为它们不是使用物理晶体管进行处理，而是使用存储的量子比特（Qubit）。D-Wave Systems的联合创始人兼首席科学家Eric Ladizinsky对描述量子计算机的力量给出了一个很好的类比：假设我们在国会图书馆（有5000万本书）的书中的页面上寻找一个特定的标记。普通计算机可以通过一次扫描每个标题来完成此操作，直到找到标记为止。但是，量子计算机不会一次搜索一本书。它将同时搜索所有5000万本书。

凭借这种令人难以置信的强大功能，量子计算机将彻底改变计算，并将改变几乎所有行业。其中一些最关键的应用将是天文学，医学，制药，运输和网络安全。时至今日，量子计算领域仍处于起步阶段，量子计算机在实用性超越经典计算机之前还有路需要走。但是，与Univac计算机一样，在既定的时间和研究基础上，而且现今技术和科技的发展已经不再像过去那样的弱，谁知道它们在未来几年是什么样子的？

量子计算机绝对是未来。也许不是老一代的未来，但是它是下一代人的未来。

参考作者：Bilal Kathrada

Qubitlab_Wong | 整理

Yoking | 编辑

量豆豆 | 校对

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