10月24日,谷歌宣布:第一台量子计算机诞生,它的芯片拥有 54 量子比特。
谷歌介绍,它可以实现传统架构计算机无法完成的任务,如今世界超级计算机需要计算 1 万年的实验课题,量子计算机只用了200 秒,是传统计算机的1.5万亿倍。
当然根据IBM的说法,这个200秒搞定传统计算机万年计算量的说法有些夸张。然而从长远看,并不夸张。因为随着量子比特的增加(比54个量子比特更多),量子计算机的运行能力会大幅提升。因此这个看起来恐怖的速度,对量子计算机来说只是开始,未来普通计算机在量子计算机面前,有如算盘之于计算机。
——多希望这是一家中国公司的产品。
量子计算机为什么这么牛?因为它的原理和传统计算机有着本质的不同:
传统计算机中的一个比特(bit)可以将信息存储为0或1,而一个量子比特(qubit)可以同时为0和1,这便是“叠置”的属性。如果你有2个量子比特,就会有4种可能的状态,3个量子比特就能表示8个状态,以此类推。因此只需53个量子比特就可以模拟1016种状态,而这个数字已经超出了当今超级计算机的运算能力。
认证
这么牛逼的东西是概念么?当然不是。
权威刊物《自然》用这台量子计算机做150周年版的封面,说明它从各方面已经超越概念阶段,即便现在还不完善,但依然是信息时代前进的关键一步。
美利坚“未来女总统”,现任总统特朗普之女,大美妞伊万卡,第一时间发推特“宣告量子霸权”。对量子计算机来说,这相当于一个半官方认证。
对伊万卡来说,这是一个摆脱“花瓶”的时刻。虽然她看起来像花瓶;但未来要混政治圈,一定要撕掉花瓶标签。而她非常聪明地认识到问题的关键,所以这个时候站出来宣布“量子霸权”,听起来很爷们,实际上表现出过人的政治天赋。由此可见特朗普的家庭教育非常之成功。
谷歌布局
13年前,谷歌科学家开始探索一个新的想法,就是用量子计算来加快机器学习的速度,并催生了谷歌AI量子团队。谷歌由此而进入量子计算领域。
2014年,美国物理学会院士John Martinis加入了谷歌,担任谷歌量子硬件首席科学家,领导构建量子计算机的工作。两年后,量子计算理论首席科学家Sergio Boixo将团队的工作重点聚焦到了量子优势性计算任务上来。
——单个公司能云集如此牛的科研团队,一方面是壕气,另一方面也体现出野心与格局。中国公司中,也只有华为在科研方面有类似的野心。
据说谷歌的明星科研团队,并没有立刻出成绩,直到2018年10月之前,进展都有限。2018年10月,谷歌因加州野火久扑不灭,暂时关闭实验室;科学家被迫休假,但就在这期间催生出新思路,实现了飞跃。
——肯花13年时间深耕一个科研领域、持续投入,对一个公司来说非常不容易。应该对谷歌表示敬意。希望中国也能多一些类似的公司,在科技领域深耕投入。看看大A那些上市公司,大把营销费用几十亿、上百亿,科研费用少得可怜。
——未来如果回顾历史,会发现谷歌非常幸运,仅仅用13年时间就搞出来第一台量子计算机。这项成绩可能会比谷歌历史上任何成就都大。
谷歌CEO桑德尔·皮查伊称:
在量子计算机面前,谷歌原来那些轰动全球的计算机识别猫、AlphaGo战胜李世石,都不算啥。只有莱特兄弟的第一次飞行,才能与之相提并论。
个人认为,皮查伊虽然是谷歌CEO,但他没有真正认识到量子计算机的真实价值。
因为量子计算机,可能是人类文明进入信息时代的一把钥匙。
技术工具与文明简史
回顾人类文明史就会发现
这个世界,只有科技进步才是真正的进步。每一次科技进步,都会带来真正意义上的发展。按照历史大周期规律,人类文明史每一个台阶,都意味着科技进步。
为了把问题说得更清楚一些,对文明简史做一个回顾。
原始文明时代,最牛的计算方式:东方是这个伏羲八卦图。不要以为它是算命用的,它实际上是记忆和运算用的,代表原始文明和奴隶文明最先进的生产力。
西方大概要属英国巨石阵。巨石阵的主轴线,记录了夏至日早上初升的太阳方向;其中两块石头的连线,代表着冬至日太阳落山的方向。其实它应该是一个古老的天文观测台,也是用来信息储存和计算的。
农历文明时代的科技,其实是历法。
东方中国,从夏朝的第一部夏历开始,出现过商历、周历、西汉太初历、隋唐大衍历、皇极历等,前后一共产生了102部历法。每一部历法其实都意味着知识的储存和计算方式。
西方苏美尔人的60进制计算,其实也是一种计算方式。这些对后世影响很大。
农耕文明,计算工具是算盘。
罗马算盘又称沟算盘,是古老的计算器,盘上竖有小槽,内塔有小珠,下槽有四珠,每珠表一,上槽一有珠,每珠表五,槽间有数位个、十、百(对应的拉丁字母:I 、X、 C)。
中国算盘也是五进制计算方法,对日后的知识普及影响不可估量。特别是有了算盘之后,中国才出现真正意义上的商帮。
16世纪,出现了人类历史上第一款计算器——帕斯卡计算器。人类运算能力空前提高,于是在17世纪工业文明爆发,制造机械的能力大幅度提升。
1823年,被称为计算机之父的巴贝奇在英国政府的资助下,开始20位数的计算机开发。他用了11年时间,从数学原理,到机械实现,做了详细的规划。这是第一次将复杂函数转化为差分方式并利用计算机进行计算。1855年,一家公司按照巴贝奇的方案制造了第一台现代意义上的计算机。
这玩意再次提升了人类的运算能力。于是十九世纪后半期,美国、德国在工业化道路上飞速发展,日本在搞明治维新,清帝国也在搞洋务运动,整个世界出现一场财富大爆发。
1936年,图灵设计出通用计算机,再次提升了人类的计算能力。于是有了二次世界大战之前的一波社会发展,飞机、坦克、甚至火箭这些精密机器可以实现批量化生产。
1949年,冯·诺依曼设计出电子管结构计算机,奠定了现代计算机之根基。人类运算能力又一次实现质的飞跃。于是二战之后,出现一波世界性经济腾飞。美国、苏联、德国、日本的精密机器淹没全世界,美国人完成阿波罗登月计划。
1977年6月5日,第一款Apple II电脑上市,搭载MHz6502微处理器、4KB内存以及用以读取程序及数据的录音带接口。
互联网时代由此而开启。因为互联网的到来,美国在冷战中战胜苏联,在经济上压制住德国和日本。美国先后出现微软、苹果、脸书、亚马逊等一系列基于互联网的科技巨头。连战争都从原始的机械战争演变成电子战。
中国也抓住机会,孵化出阿里、腾讯、美团、百度等互联网巨头。
看到了么?每一次计算工具的更新,都意味着社会的巨大进步。科技每一次进步,都伴随着王朝的兴衰起伏。可以说自古以来的大国博弈,本质上就是科技博弈。
科技博弈的本质之一,其实就是计算工具的博弈。
真正的内涵
真正的量子计算机的出现,可以把人类的计算能力提升到前所未有的高度。
如今这个时代,意味着工业文明走向巅峰,而信息文明即将到来。什么意思呢?
现阶段5G已经成熟、并且正在投入运用;它是无人汽车和智慧城市的基础。
大数据在蓬勃发展、等待下一波质变,关键点可能就是算法的革新和运算能力的提升。
人工智能看似近在眼前、可能远在天边,关键点还在算法和运算能力上。人工智能时代需要的数据和运算能力呈指数级增长。
物理网概念也提出很久了,其基础也是需要海量的数据和崭新的算法。所谓的万物互联,本质就是万物皆为“数”,或者量化为数据。
所有这一切都指向一个核心,即一种超级计算工具的诞生。而量子计算机无疑就是那众望所归的超级工具。谁先攻克那个新工具,谁就在未来占据制高点。这就好比十七世纪英国搞工业革命占据先机,从英伦三岛变成日不落帝国一样。
量子计算加人工智能可以构成信息文明的根基:
宏观上可以挖掘相对论领域中的宇宙奥秘,微观上可以解析生命内部的微观奥秘,可以制造超级病毒,也可以制造超级解药。
人类可以前所未有的伟大,自己创造一个属于自己的世界;也可以前所未有的渺小,在人工智能面前变得笨拙不堪。
战争也将从电子战升级为数据智能战,由此而引发国际格局的洗牌和裂变。
个人对这款量子计算机表示真心实意的高兴。
因为这是真正意义上的科技进步。
高兴之余,有些忧虑。因为谷歌是一家美国公司。如果美国真的在量子霸权中取得突破,那么美国的实力会有一个实质意义上的提升。希望中国在相关领域也不落后,不用多久也能拿出自己的科技产品,就像之前发射第一颗量子卫星一样。
谷歌这款量子计算机还很原始,仅仅是量子计算时代万里长征的第一步。之后是八仙过海各显神通之时。今年9月份在合肥举办的新兴量子技术国际大会,潘建伟在白皮书指出,量子计算研究可以沿如下路线开展:“第一个阶段是实现量子优越性,即针对特定问题的计算能力超越经典超级计算机,这一阶段性目标将在近期实现;第二个阶段是实现具有应用价值的专用量子模拟系统;第三个阶段是实现可编程的通用量子计算机,还需要全世界学术界的长期艰苦努力。”按照这个说法,谷歌这款计算机卖出第一步,实现了量子优越性。
真正的量子计算机到来——
不是神奇,不是神器;
而是神起,诸神崛起。