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谷歌、ibm、英特爾、微軟等科技巨頭不斷高調(diào)展示肌肉量子計算技術(shù)行為，進一步白熱化了全球?qū)α孔佑嬎愕淖非蟆?其中，中國關(guān)聯(lián)公司、機構(gòu)搶奪量子計算的身影擺在前面。

3月29日，微軟研究人員宣布量子計算取得重大突破，發(fā)現(xiàn)天使粒子馬約拉納費米粒子存在的有力證據(jù):在特殊制作的導(dǎo)線中，將電子分成兩半。 如果微軟想制造一臺可以工作的量子計算機，這是很重要的。 前幾天，谷歌發(fā)布72個量子比特的通用量子計算機bristlecone時宣布擁有量子霸權(quán)。 百度宣布5年內(nèi)成立全球量子計算研究所，逐步將量子計算納入業(yè)務(wù)。 從那以后，阿里巴巴、騰訊、百度的所有入局量子計算都進行了。

圍繞量子計算科技巨頭有十年的競爭

過去，量子物理學(xué)和人工智能(首要指神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)) )這兩個學(xué)科被認為是油和水一樣不能結(jié)合的。 目前，人工智能被學(xué)術(shù)界和科技巨頭視為量子計算的關(guān)鍵。

雖然量子計算有很多吸引人的地方，但簡單來說，它可以使人類的計算能力、解決大數(shù)據(jù)的能力提高千萬次乃至億次以上。

這是什么概念？ 業(yè)界常見的例子是，使用目前的大型、優(yōu)秀的超級計算機來破解常見的rsa密碼系統(tǒng)需要60萬年，但使用具有相當(dāng)大存儲能力的量子計算機不需要3個小時。

微軟亞洲研究院研究員陳衛(wèi)說，快電腦必須計算百萬年、千萬年的東西，也許幾秒、幾分鐘就能計算出來。 這也是古代流傳下來的計算機在量子計算機面前弱如算盤，而追求計算能力甚至達到狂魔的科技巨頭沉迷于量子計算的原因之一。

雖然路徑不同，但科技巨頭正在努力開發(fā)具有足夠高的相對有效的量子比特(量子計算的構(gòu)建塊)，以使實際可行的量子計算機能夠出現(xiàn)。

英特爾正在研究各種量子位類型。 其中包括在許多方面與以前流傳的晶體管非常接近的自旋量子位，這使得量子計算機有可能通過與以前流傳的計算機接近的過程進行制造。 英特爾公司副總裁兼英特爾研究院院長邁克爾·梅伯里說:“我們的量子研究已經(jīng)基于先進的工藝技術(shù)迅速發(fā)展。

微軟投入量子計算研究已有12年多，研究進展尚不明確，但拓撲量子比特的研究是一個比較確定的消息。 微軟的研究人員認為，拓撲量子計算系統(tǒng)與其他量子系統(tǒng)相比，可以用更少的量子比特執(zhí)行比普通計算機大幾個數(shù)量級的運算。 同時，拓撲量子比特的糾錯過程直接建立在量子比特的物理機制上，這樣更容易擴大規(guī)模和提供可靠的結(jié)果。

從去年11月ibm發(fā)布50量子比特的量子計算云平臺開始，到現(xiàn)在谷歌又將能力提高到了72量子比特，電子計算機飛躍量子計算機似乎已經(jīng)指日可待了。

但是，與現(xiàn)在流行的五年預(yù)測不同，邁克爾·梅伯里說，我們還處在玩具系統(tǒng)的時代。 在真正可行的技術(shù)出現(xiàn)之前，大型科技企業(yè)之間有10年的競爭。

當(dāng)前的巨大挑戰(zhàn)是如何統(tǒng)一、穩(wěn)定量子比特

雖然取得了許多實驗成果和推論，但在構(gòu)建能夠保證準(zhǔn)確輸出的可行的大規(guī)模量子系統(tǒng)方面仍存在許多課題，要實現(xiàn)量子計算的巨大潛力，必須克服許多基礎(chǔ)課題。

雖然可以對未來進行量子計算，克服以前傳來的計算機無解的難題，但是如何統(tǒng)一和穩(wěn)定量子比特是當(dāng)前的一大挑戰(zhàn)。

量子位脆弱且具有批判性，會因噪聲或無意觀測而丟失數(shù)據(jù)。 需要在非常低的溫度下保存。 否則，可能會受到干涉和破壞。

溫度有多低？ 比外太空冷250倍。 即使預(yù)計微軟的拓撲量子比特比普通的量子比特更強健，也同樣脆弱，無法逃避極度寒冷的保護。

邁克爾·貝利說:“盡管過去已經(jīng)傳出盡洪荒之力幾十年就能處理的數(shù)據(jù)問題，但量子計算也許只需要一秒鐘，但前提是要創(chuàng)造一個能夠順利控制的環(huán)境?！?/p>

今年的ces展期間，英特爾向開發(fā)伙伴qutech提供的49量子比特量子計算測試芯片只有5厘米左右大，用于將量子比特保持在極低溫的設(shè)備相當(dāng)巨大，整個場景都在科幻電影中孵化。

盡管微軟量子團隊負責(zé)人托德·霍爾德說:“我們有機會處理以前無法處理的一系列問題?！?但是，除了使量子比特長時間保持量子狀態(tài)以外，在這樣極端的操作環(huán)境下，如何設(shè)計實用的電控系統(tǒng)，如何處理量子比特封裝呢？ 在這些問題得到處理之前，量子計算機進入應(yīng)用市場是非常困難的。

而且，構(gòu)建量子比特的方法大多需要大量的糾錯，或者確保新聞的可靠傳輸。 微軟比較有效的操作研究指向了量子計算的這個瓶頸，因此與谷歌剛剛發(fā)布的72臺量子比特計算機齊名，被譽為今年重要的科技創(chuàng)新。

只是，量子計算是一項系統(tǒng)工程，即使微軟等的研究有了突破，將純粹的物理學(xué)和計算機科學(xué)結(jié)合起來，將實驗觀念變?yōu)楫a(chǎn)品也并不容易。 量子計算機的建立和實用化還有很長的路要走。

與人工智能組合有望取得較大的進步

雖然還有很多不確定性，但從谷歌、微軟、ibm等科技巨頭拼命向量子機器學(xué)習(xí)行業(yè)注入金錢的動向來看，量子計算與人工智能的結(jié)合已經(jīng)是未來科技的大熱。

行業(yè)已經(jīng)統(tǒng)一了思想:量子計算可以在許多行業(yè)發(fā)揮重要意義，不僅可以應(yīng)對棘手的全球糧食短缺和氣候變化等挑戰(zhàn)，也有望推動人工智能等行業(yè)的重大進步。

微軟量子計算研究員內(nèi)森·比貝說:“有足夠大和足夠快的量子計算機，就可以從根本上改變機器學(xué)習(xí)的所有行業(yè)?！?/p>

事實上，微軟拓撲量子計算機的一個較早用途是幫助人工智能研究者利用機器學(xué)習(xí)，加速訓(xùn)練算法。 例如，將人工智能助理小娜的算法訓(xùn)練時間從一個月縮短到。

從這一點來看，量子計算就像是人工智能的合作解決器，非常適合機器的深度學(xué)習(xí)。 不僅如此，一般人工智能中的代碼是靜態(tài)的，即使結(jié)果是錯誤的，一般的算法也不會自己重新編寫。 但是，量子計算機系統(tǒng)可以通過自動設(shè)定程序，自己編寫代碼，繼續(xù)學(xué)習(xí)來解決以前從未經(jīng)歷過的新數(shù)據(jù)。

中粵金橋投資伙伴羅浩元表示，計算能力是人工智能的根本動力和核心資源，但隨著人工智能的快速發(fā)展，需要計算更多的數(shù)據(jù)，硬件的積累已經(jīng)無法滿足更強的計算能力訴求。 同時，量子計算系統(tǒng)不僅解決大量數(shù)據(jù)，還具備自我學(xué)習(xí)和自我糾正的能力。 從這些角度來看，在量子計算支持下的人工智能時代，將推翻我們曾經(jīng)的激進想象。

量子計算和人工智能的結(jié)合機會已經(jīng)如此明顯和重要，中國的實力如何？

羅浩元認為，無論是科技界還是公司界，我們都已經(jīng)被觀測所控制。 在人工智能行業(yè)，中國起步較晚，但在人才、公司數(shù)量、研究能力等方面不亞于歐美各國。 在量子計算行業(yè)，中國在前期奠定了良好的基礎(chǔ)，開始了量子計算機的研發(fā)。