揭开量子计算机之谜

人类未来最大的矛盾，就是数据处理量的增加和计算能力有限的矛盾！

1、算力就是力量

宇宙中可测原子总数约为10^80，围棋方法为2.08*10^170，如果按照深蓝战胜卡杰帕罗夫的详尽套路，甚至是“天河” 3 号" 将用尽。所以AlphaGo不计算所有事件，而是用蒙特卡洛模拟与人类对抗，最后曲线革命成功了，但如果大BOSS“量子计算机”玩，什么采样统计，什么概率分析，什么深度学习，不是这样的废话多，直接蛮力列举。就像武林派华山议剑一样，潘建伟教授拿着AK47冲了进来，不管你是南帝还是北乞丐，东邪西毒，一梭下去，游戏结束！在超强算力面前，一切都是镜像。

最近量子计算机对比特币的影响，谷歌的研发团队在一篇论文中表示，谷歌已经能够使用 53 量子比特的量子计算机来实现传统架构计算机无法实现的功能。任务。这台量子计算机可以在 3 分 20 秒内完成一项特定任务。世界排名第一的超级计算机美国能源部橡树岭国家实验室的 Summit 大约需要 10,000 年才能完成同样的任务。

虽然最后一篇论文被删了，但如果最终论文获得通过，那么量子计算将真正形成并实现量子霸权，从3分20秒完成超算万年任务，实现了8个订单的飞跃量级（5.10,000 年 256 亿分钟）。

现代社会，无论是与民生相关的天气预报、地震海啸的预测、桥梁结构分析，还是与国家相关的导弹模拟、核聚变模型检测、宏观经济预测，都依赖于超级计算力量。可以说，当代社会最大的矛盾之一就是日益增长的数据处理能力和有限的计算能力之间的矛盾。

谁先拥有量子计算能力，谁就拥有最大的能力。

2、上帝的算力从何而来？

为什么量子计算机有如此超强的计算能力，再来说说薛定谔的猫，它连接着阴阳世界的萌宠，一直在量子叠加状态下沉睡，处于生死攸关的状态。我们不必怀疑这种现象是否存在。即使是伟大的对手爱因斯坦也不得不接受这一点。这个现实。

量子计算机的计算原理与薛定谔猫一致，采用“量子叠加态”。在计算机的经典模型中，最基本的构建元素，位，只能以两种截然不同的状态之一存在：0 或 1。这是传统计算机中的世界最低水平，只有一个负责任的门卫使用“on”或“off”来处理传入的数据。虽然规则简单，可以打造黑客世界，但也有一个劣势。它一次只能处理一个Bit，计算能力有限。在量子计算机中，规则发生了变化，一个“量子比特”不仅存在于传统的 0 和 1 状态，还可以是两者的连续或重叠状态。由于量子不确定性，量子比特被描述为α0|0⟩+α1|1⟩，其中|α0|^2+|α1|^2=1。也就是说，一台普通的 n 位计算机可以描述 2^n 个整数之一，但 n 个量子位可以同时描述 2^n 个复数。复数向量是什么意思？看下图就明白它的意思是任何数字都是“哪里能变成千亿，一树一梅一翁”！

理论上，一个量子比特可以存储无限的信息，而一个量子比特中存储的信息将始终处于动态演化过程中。也就是说量子计算机对比特币的影响，你每次测量的不是同一个系统，而是不同的世界，所以有人说“量子计算”是利用平行宇宙来计算，具有超强的并行能力。虽然有点神秘，但也不无道理。

假设你是黑客帝国中的“Neo”，从“太极”开始，你需要推开“两仪”中的“1门”或“0门”之一，然后推开“一门”四象中的“00门”、“01门”、“10门”、“11门”，走160次后找到了锡安。如果亨特史密斯用传统计算来分析尼奥160多次的路径步骤，需要的时间是47515528679349475857年。当他成功耗尽它时，尼奥解放了全人类。但如果史密斯在2^160万个平行现实中，每个世界只走一条路，他也许能在30年内抓住尼奥分钟。这就是叠加的魔力，一台量子计算机可以让你复制其中的2^160个。史密斯，每个人只需要走一条路。不是超级计算能力选择量子计算，而是量子计算自然而然拥有超强的计算能力。

3、摩尔定律即将终结，人类必须选择新的助手

在 1960 年代，英特尔的创始人之一摩尔提出：在价格不变的情况下，集成电路设备上容纳的组件数量每 18-24 个月就会翻一番，性能也会翻一番。简而言之，计算机的性能在 18 个月内翻了一番，而这一内容在接下来的半个世纪中不断被观察和证实，因此被称为摩尔定律。从下图我们可以清楚地看到，摩尔的假设与观察基本一致，CPU 中的晶体管数量随时间呈指数增长。

根据摩尔定律，人类要做的就是缩小晶体管的尺寸，以集成更多的晶体管。然而，晶体管的尺寸不可能无限小。当它达到原子大小时，任何纳米管和传统工艺都将无法做到这一点。 Core I7 处理器可容纳 14 亿个晶体管。继续这样玩下去，就会逼近上帝的底线。即便如此，计算能力仍然有限，在计算机运行可计算功能的时候，太阳可能会被烧毁。因此，摩尔危机势在必行，经典计算机的发展走到了尽头，人类必须选择一个新的可靠助手。

量子计算机应运而生。 1982年，天才费曼提出人类应该考虑量子计算机。 1994年，贝尔实验室的赫尔提出了一种量子素因数分解算法，向大家展示了量子算法分解大数的素因数的速度——分解一个1000位因数的个数，传统计算机大约需要花费10北京（《孙子算计》载有“千亿万万紫月晶晶”的时间）年。关于。这种效率让剧烈的疲惫看起来不那么猛烈，甚至生出一种悠闲散步的气质。如果这个算法真的和量子计算机结合起来，现代银行、网络和电子商务系统的安全堡垒就像纸灯笼一样。

由于量子计算机强大的计算能力以及对国家安全和社会经济的巨大威胁，量子计算机已成为各国政府、行业和商界研究的课题，量子计算机自此兴起上升到国家安全的战略层面。近年来，量子计算机的研究成果层出不穷：

2009年11月，全球第一台可编程通用量子计算机在美国正式诞生。

2010 年 3 月，德国超级计算机成功模拟了 42 位量子计算机。

2011 年 5 月，D-Wave Canada 发布了世界上第一台商用量子计算机。

2013年6月，中科首次成功实现了量子计算机求解线性方程组的实验。

2015 年 12 月，Google 推出了 D-Wave 量子计算机，号称比任何其他计算机都快 1 亿倍。

2016 年 8 月，美国发明了世界上第一台由 5 个量子比特组成的可编程量子计算机。

2017年5月，全球第一台超越早期经典计算机的5量子比特计算机在中国诞生。

2018 年 2 月，D-Wave Canada 宣布将量子计算引入公有云，开发者可以通过公有云免费使用量子计算。

2019 年 9 月，IBM 宣布将推出计算性能最强的 53 位量子计算机，这将是迄今为止可供外部使用的最大的通用量子计算机。

4、量子小而难控制

IBM 科学家大卫在 2000 年提出了构建量子计算机的 5 个要求和 2 个辅助条件，为具有实用价值的量子计算机绘制了蓝图。

❶一个可以表示量子比特且可扩展的物理系统；

❷可以将量子比特初始化为标准状态；在相干之前完成整个量子计算；

❹构造一系列通用量子门，完成量子计算；

❺具备测量量子计算最终状态的能力。

两个辅助条件是：①实现静止量子比特与飞行量子比特之间的量子信息转换； ②具备实现节点间量子比特传输的能力。

为了用更通俗的语言来解释以上 5 点，我们假设存在一个由量子人构建的量子社会。想要成为量子人，首先要有一个承载量子灵魂的身体。它是量子比特的运行硬件；那么物理特征可以获得标准的量子信息，而不是其他灵魂无法理解的外星语言；得到这个信息后，一定要给自己扇耳光，而不是打哈欠去睡觉，因为量子人醒来的时候没有记忆；量子人把信息编译成量子语言的时候，编不出来的，必须有标准的编码才能翻译；最后，你在屏幕上显示的量子语言可以被其他量子人看到。

要研发量子计算机，除了芯片、控制系统、测量装置等硬件的研发外，还需要研发相关的软件，包括编程、算法、量子计算机架构等。

p>

我们不能对量子计算机的出现过于乐观。量子计算能力是比核武器更危险的存在。谁先操纵 45-50 个量子比特，谁先获得最大的权力，如何制衡？值得深思的力量。

过去，当我们谈论围棋时，我们谈论它的不可预测、深远的智慧和不可预测的。现在谈围棋只有四个字：人不如狗……AlphaGo每秒上亿次的算力已经把所有九段棋手都甩到了五子棋的水平。画。

人类未来最大的矛盾，就是不断增加的数据处理能力和有限的计算能力之间的矛盾！ Google Brain1.60,000 CPU 运行 7 天完成猫脸识别。 Google Brain 在人脑中模拟的突触数量仅为 100 亿个，而人脑中的实际突触数量却超过 100 万亿个。数字对于经典计算机来说是遥不可及的，而对于量子计算来说，这都是儿科的。一旦可以控制更多的量子比特，人机结合自然而然！从智人到神人，中间只有一台量子计算机。

原标题为《量子不朽，逆天》。