為什么科技巨頭都在研究量子計(jì)算機(jī)？

　　5月3日世界上第一臺(tái)超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)的光量子計(jì)算機(jī)誕生，這臺(tái)量子計(jì)算機(jī)由中科大、中國科學(xué)院-阿里巴巴量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室、浙江大學(xué)、中科院物理所共同完成。大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)研究這種高精尖的科研技術(shù)并不奇怪。奇怪的是，在諸多科研機(jī)構(gòu)中閃過了一個(gè)“違和”的身影——阿里。

　　量子計(jì)算的“違和”身影到底有多少

　　說起量子計(jì)算機(jī)就不得不提起世界上首臺(tái)量子計(jì)算機(jī)的開發(fā)商——D-Wave公司。D-Wave公司自2007年推出首臺(tái)量子計(jì)算機(jī)開始就備受爭議。一些學(xué)者認(rèn)為由于量子形態(tài)并不穩(wěn)定，量子計(jì)算機(jī)只是在理論層面可行。

　　不過，隨后的事實(shí)證明，量子計(jì)算并非虛無縹緲，因?yàn)镈-Wave在2012年獲得亞馬遜創(chuàng)始人貝索斯以及美國中情局旗下投資機(jī)構(gòu)In-Q-Tel的投資。

　　在2013年，谷歌公司采購了D-Wave生產(chǎn)的世界上第一款商業(yè)量子計(jì)算機(jī)D-Wave Two。隨后谷歌、美國宇航局(NASA)和美國大學(xué)太空研究協(xié)會(huì)與甚至D-Wave簽訂為期7年的商業(yè)協(xié)議，以獲得后者開發(fā)的最新量子處理器。

　　2016年5月谷歌至和NASA甚合建了Quantum AI Lab(量子人工智能實(shí)驗(yàn)室)。D-Wave的量子計(jì)算機(jī)概念最終風(fēng)靡全球獲得認(rèn)可。

　　(谷歌專門在國際期刊上發(fā)表了一篇名為《What is the Computational Value of Finite Range Tunneling?》的論文)

　　量子計(jì)算機(jī)實(shí)際上也在獲得各個(gè)科技巨頭的認(rèn)可。科技巨頭們不斷和科研機(jī)構(gòu)甚至和政府相關(guān)部門合作，以求在技術(shù)層面上取得突破。

　　今年1月，微軟在官方網(wǎng)站刊文表示將著手量子計(jì)算工程樣機(jī)研發(fā)，并宣稱這可能是一臺(tái)能擊敗谷歌和IBM的量子計(jì)算機(jī)樣機(jī)。

　　今年3月，IBM則是宣布了一項(xiàng)新業(yè)務(wù)“IBM Q”，旨在向企業(yè)和科研單位提供一種商用化的量子計(jì)算平臺(tái)。

　　國內(nèi)對于量子計(jì)算的研究其實(shí)并不晚，阿里在量子計(jì)算領(lǐng)域的布局早在2015年就已經(jīng)開始。2015年7月阿里云就和中科院建立了量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室。

　　今年3月的阿里集團(tuán)技術(shù)大會(huì)上，馬云曾宣布啟動(dòng)NASA計(jì)劃，并說“現(xiàn)在所研究的目標(biāo)是為了解決10年、20年后的困難。”

　　量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室在大會(huì)PPT上一閃而過，筆者幾乎沒有太多關(guān)注。因?yàn)樵诠P者當(dāng)時(shí)看來，這不過是一次公關(guān)手段而已，更多是為了“明志”，彰顯阿里對于技術(shù)的關(guān)注。用阿里首席技術(shù)官張建峰的話說，阿里的商業(yè)做得太成功，掩蓋了技術(shù)的光芒。實(shí)際上，阿里巴巴是一家技術(shù)驅(qū)動(dòng)的技術(shù)+商業(yè)公司。這次阿里和幾家科研機(jī)構(gòu)共同拿出了光量子計(jì)算機(jī)，著實(shí)讓人震動(dòng)。因?yàn)檫@說明阿里不僅僅在“明志”，更是在實(shí)干。

　　百度目前在量子計(jì)算領(lǐng)域尚未有太多動(dòng)作，不過百度總裁張亞勤在GMIC2017上談到，“量子計(jì)算會(huì)改變?nèi)斯ぶ悄芎芏嗨惴?，很有意思的事情都在下面的五年十年?nèi)發(fā)生?！笨梢灶A(yù)見，在阿里已經(jīng)布局量子計(jì)算機(jī)的情況下，百度在不遠(yuǎn)的將來應(yīng)該也會(huì)有所舉動(dòng)。

　　量子計(jì)算機(jī)會(huì)成為科技和社會(huì)的引擎

　　曾經(jīng)看到過這樣一個(gè)觀點(diǎn)——互聯(lián)網(wǎng)業(yè)里的許多概念，比如人工智能、萬物互聯(lián)、智慧地球等等，若說理想狀態(tài)的深度，都是非常趨同的，它們大概等于大同世界，或者烏托邦。

　　之所以會(huì)說這是“烏托邦”，其實(shí)還是在于以今天的計(jì)算能力來看，很多理想中的狀態(tài)無法實(shí)現(xiàn)。

　　這個(gè)想法很好理解，我們可以把自己回溯到幾百年前，幾百年前的古人無法預(yù)測天氣，不知道究竟何時(shí)才適合播種、耕地一樣。如果當(dāng)時(shí)有個(gè)預(yù)言家說未來能夠預(yù)測半個(gè)月的天氣，播種耕地都講有據(jù)可依。但這個(gè)觀點(diǎn)在當(dāng)時(shí)絕對會(huì)被稱作是異想天開的“烏托邦”。

　　我們?nèi)缃袢フ勅斯ぶ悄?、萬物互聯(lián)、智慧地球，其中很多設(shè)想很多時(shí)候也會(huì)被看作烏托邦，但烏托邦的核心并不在于不現(xiàn)實(shí)，而是在于以今天計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力來看，不現(xiàn)實(shí)。

　　二十年前機(jī)器學(xué)習(xí)在工業(yè)界很難找到使用價(jià)值，因?yàn)槟菚r(shí)的計(jì)算能力實(shí)在太爛了。但是隨著計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力越來越強(qiáng)，機(jī)器學(xué)習(xí)在今天正在逐漸發(fā)揮越來越大的作用。

　　量子計(jì)算機(jī)之所以會(huì)誕生，也是和人工智能以及萬物互聯(lián)等技術(shù)對于數(shù)據(jù)計(jì)算的渴求越來越強(qiáng)烈。我們時(shí)常說人工智能和萬物互聯(lián)這些概念，但這些概念其實(shí)本質(zhì)來看都是計(jì)算能力在背后作為核心支撐。

　　甚至可以說，整個(gè)人類社會(huì)本質(zhì)上在很大程度上也是依靠“云計(jì)算”和“大數(shù)據(jù)”推動(dòng)著往下走的。

　　當(dāng)年漢代實(shí)行“編戶齊民”的人口戶籍制度，把政府控制的戶口都必須按姓名、年齡、籍貫、身份、相貌、財(cái)富情況等項(xiàng)目一一載入戶籍，并且以此制定稅收、政治政策。在其中“計(jì)算”起到了非常重要的作用。但是，由于當(dāng)時(shí)“連接能力”不強(qiáng)，很多人都因?yàn)樘佣惻艹隽恕熬帒酏R民”這個(gè)戶籍體系。這使得漢代中央掌握的“大數(shù)據(jù)”本身就是錯(cuò)誤的，再加上當(dāng)時(shí)的“云計(jì)算”不夠科學(xué)，稅收等各項(xiàng)政策都有很大的偏差。

　　這種情況在今天當(dāng)然已經(jīng)不存在了，公安系統(tǒng)內(nèi)所有人的信息乃至指紋都一一存在。國家的稅收、教育、房產(chǎn)、生育政策幾乎都依次科學(xué)制定。

　　隨著量子計(jì)算的到來，未來大數(shù)據(jù)和云計(jì)算還能發(fā)揮更大的作用。因?yàn)榱孔佑?jì)算機(jī)是材料性質(zhì)、物理性質(zhì)完全和今天的計(jì)算機(jī)不一樣的設(shè)備。這種計(jì)算機(jī)基于量子系統(tǒng)，可以進(jìn)行高速運(yùn)算和處理量子信息，理論處理速度是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的數(shù)十億倍。

　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士在面對媒體時(shí)曾說到，它對某些特定問題的計(jì)算能力就可以達(dá)到目前全世界所有計(jì)算能力之和的100萬倍，計(jì)算能力將會(huì)突飛猛進(jìn)。此外量子計(jì)算機(jī)能耗更低。

　　量子計(jì)算機(jī)帶來計(jì)算能力極限的大幅提升，意味著量子計(jì)算機(jī)可以分析更多數(shù)據(jù)。比如，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的天氣預(yù)報(bào)，躲避颶風(fēng)海嘯;計(jì)算優(yōu)化的出行線路，讓城市減少堵車;識(shí)別有效的分子組合，降低藥物的研發(fā)成本和周期;甚至可以用于探索太空，較快辨別可能存有生命體的行星。

　　新的商業(yè)形態(tài)和社會(huì)形態(tài)將會(huì)因此誕生

　　用阿里王堅(jiān)博士的話來說，如果要在如今的前瞻技術(shù)中選擇，一定選擇量子計(jì)算。因?yàn)榱孔有畔⒖萍祭顺?，將對云?jì)算產(chǎn)生革命性影響，真正為人類提供沒有限制的計(jì)算能力。從追隨者成為引領(lǐng)者，這是每一個(gè)科技公司的偉大機(jī)遇。

　　人工智能、云計(jì)算并不只是以獨(dú)立個(gè)體的形式出現(xiàn)的，而是不同交叉學(xué)科的產(chǎn)物：IT、統(tǒng)計(jì)、語言學(xué)等等，而到了工業(yè)化應(yīng)用階段，又需要材料科學(xué)等更加傳統(tǒng)的行業(yè)。人工智能本質(zhì)上是一個(gè)以計(jì)算機(jī)科學(xué)為主，外加其他交叉學(xué)科結(jié)合病落地的領(lǐng)域。

　　用一個(gè)億億次的經(jīng)典計(jì)算需要一百年，但用一個(gè)萬億次的量子計(jì)算可能就0.01秒的時(shí)間。打一個(gè)不恰當(dāng)?shù)谋确?，我們的有生之年，電子?jì)算機(jī)就是馬車，量子計(jì)算機(jī)就是汽車。

　　馬車和汽車代表的不僅僅只是速度不同，更是商業(yè)生態(tài)以及社會(huì)生態(tài)的不同。馬車背后代表了農(nóng)業(yè)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)形態(tài)，而汽車代表了工業(yè)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)形態(tài)。

　　量子計(jì)算同樣也是如此。量子計(jì)算就像是新的“引擎”，代表了新的商業(yè)形態(tài)和社會(huì)形態(tài)。蒸汽機(jī)的到來引發(fā)了第一次工業(yè)革命，燃?xì)鈾C(jī)的到來引發(fā)了第二次工業(yè)革命，計(jì)算機(jī)的誕生引發(fā)了第三次工業(yè)革命，那么量子計(jì)算機(jī)的到來很可能會(huì)推動(dòng)第四次工業(yè)革命的很多構(gòu)想真正實(shí)現(xiàn)。

　　量子計(jì)算一旦投入使用，許多行業(yè)都將受到顛覆性的影響，目前很多看似不可能有太多突破的領(lǐng)域未來都會(huì)有很大的改變。就像蒸汽機(jī)是工業(yè)文明的象征一樣，量子計(jì)算機(jī)帶來的計(jì)算能力的突破將會(huì)有類似的意義，量子計(jì)算代表了下一代計(jì)算引擎的開始。