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京時(shí)間12月11日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院（NAS）的一份新報(bào)告稱，盡管量子計(jì)算機(jī)的建造還面臨許多挑戰(zhàn)，但隨著這些計(jì)算機(jī)逐漸成為可能，政府應(yīng)該優(yōu)先考慮潛在的后果，為網(wǎng)絡(luò)安全面臨的威脅做好準(zhǔn)備。

物理學(xué)家理查德·費(fèi)曼在1982年首先提出了利用量子體系實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算的想法，而當(dāng)計(jì)算機(jī)科學(xué)家彼得·秀爾開(kāi)發(fā)出了在量子計(jì)算機(jī)上應(yīng)用的“秀爾算法”，并以此證明了計(jì)算機(jī)能做出對(duì)數(shù)計(jì)算，并且速度遠(yuǎn)勝傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)之后，這一領(lǐng)域吸引了更多科學(xué)家的興趣。今天，量子計(jì)算正在走出物理實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，逐漸進(jìn)入商業(yè)世界，得到了來(lái)自私人和公共部門(mén)的投資。真正的、具有功能（但還不成熟）的量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)問(wèn)世。美國(guó)國(guó)家科學(xué)院近日發(fā)布的這份報(bào)告，對(duì)量子計(jì)算領(lǐng)域的“進(jìn)展和前景”做了總結(jié)。

報(bào)告中寫(xiě)道：“委員會(huì)發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有根本性的理由能說(shuō)明在原理上無(wú)法構(gòu)建一臺(tái)大型的容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)。”該報(bào)告的作者由眾多美國(guó)物理學(xué)家和計(jì)算機(jī)學(xué)家組成。

量子計(jì)算機(jī)是可將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為量子比特（qubit），而非“古典”比特的計(jì)算機(jī)處理器。古典比特只能在兩種狀態(tài)——0和1——之間轉(zhuǎn)換，即“非0即1”；而量子比特的0和1則是量子態(tài)，意味著在計(jì)算過(guò)程中，它們可以“又0又1”，直到被觀察到?？梢韵胂笙卵Χㄖ@的貓，同時(shí)處于活著和死亡兩種狀態(tài)，直到盒子被打開(kāi)。量子比特的威力來(lái)自于它們不僅增加了復(fù)雜性，而且具有通過(guò)量子力學(xué)的數(shù)學(xué)計(jì)算進(jìn)行糾纏和干涉的能力。

這樣一臺(tái)機(jī)器可以推動(dòng)人類對(duì)物理學(xué)的理解邁向新的邊界。但是，量子計(jì)算機(jī)還有其他潛在的應(yīng)用，比如用于研制更先進(jìn)的人工智能，或者在藥物開(kāi)發(fā)中對(duì)新分子建模。量子比特不僅在處理器中作用巨大，它們還能成為強(qiáng)大的傳感器。近年來(lái)，量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家安全問(wèn)題；一臺(tái)能夠運(yùn)行“秀爾算法”的量子計(jì)算機(jī)能夠破解大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)需要用到的公鑰加密技術(shù)。

這份由美國(guó)量子計(jì)算領(lǐng)域眾多知名科學(xué)家寫(xiě)成的報(bào)告，重點(diǎn)關(guān)注量子計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)中面臨的挑戰(zhàn)和潛在的益處，并設(shè)定了對(duì)量子計(jì)算機(jī)的期望。畢竟，量子計(jì)算機(jī)本身就容易出錯(cuò)，即由于內(nèi)在的“噪音”，你不一定能從算法中得到預(yù)期的最終答案。糾錯(cuò)算法能夠解決這些問(wèn)題，但會(huì)增加計(jì)算時(shí)間，并且應(yīng)該不會(huì)在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)。如果沒(méi)有量子隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM），我們很難將大量的古典數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換為量子態(tài)。設(shè)計(jì)這方面的算法很難，調(diào)試一臺(tái)你看不到中間狀態(tài)的計(jì)算機(jī)同樣很難。

報(bào)告中指出，破解秀爾算法的量子計(jì)算機(jī)提出“已經(jīng)過(guò)了十多年”，也許是幾十年了。報(bào)告作者并不是通過(guò)時(shí)間，而是根據(jù)量子比特的數(shù)量以及它們出錯(cuò)的可能性來(lái)估算量子計(jì)算機(jī)的能力。而且，他們并不認(rèn)為量子計(jì)算機(jī)將完全取代傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，相反地，它們將增強(qiáng)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的功能。

盡管量子計(jì)算領(lǐng)域剛剛起步，但該報(bào)告警告稱，為現(xiàn)有的還未成熟的量子計(jì)算機(jī)找到實(shí)際應(yīng)用非常重要，這可以更快地實(shí)現(xiàn)突破。與此同時(shí)，他們寫(xiě)道，鑒于代碼破解機(jī)器的潛在威脅，應(yīng)該立即開(kāi)始準(zhǔn)備量子安全加密方法的工作。

IBM研究院量子安全加密技術(shù)主管邁克爾·奧斯本（Michael Osborne）并未參與撰寫(xiě)這份報(bào)告，他指出：“從汽車到飛機(jī)，再到發(fā)電廠——如果（量子計(jì)算機(jī)）能在15到30年后投入運(yùn)行，他們就需要開(kāi)始規(guī)劃向（量子安全）加密系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變了?！?/p>

這份報(bào)告還對(duì)量子研究領(lǐng)域的資助情況提出了警告，特別是美國(guó)。在包括中國(guó)在內(nèi)的其他國(guó)家，大量的資金和人力已經(jīng)投入到量子技術(shù)的開(kāi)發(fā)中。而在美國(guó)，大部分量子研究都是私人資助的——可能無(wú)法提供直接的商業(yè)利益。“如果量子計(jì)算機(jī)不能在短期內(nèi)取得商業(yè)上的成功，那么政府資助對(duì)于避免量子計(jì)算研究和開(kāi)發(fā)顯著下滑是必不可少的，”報(bào)告中寫(xiě)道。

相關(guān)人士指出，這份報(bào)告應(yīng)該得到認(rèn)真對(duì)待?！霸谀壳笆荜P(guān)注的科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院因其可信和客觀的報(bào)告而受到高度評(píng)價(jià)，這一次也是這樣，”報(bào)告評(píng)審者之一、英特爾實(shí)驗(yàn)室量子應(yīng)用和架構(gòu)主管Anne Matsuura說(shuō)道。

目前看來(lái)，美國(guó)政府也的確在認(rèn)真對(duì)待這份報(bào)告。有一項(xiàng)向量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)注資的法案已經(jīng)在眾議院通過(guò)，目前正提交給參議院。很明顯，量子計(jì)算不會(huì)消失，持續(xù)的投資和研究將使具有糾錯(cuò)能力的量子計(jì)算機(jī)在下一個(gè)十年成為現(xiàn)實(shí)，而現(xiàn)在正是為可能面臨的量子攻擊做好準(zhǔn)備的時(shí)候。