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人類未來最大的矛盾，是日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)處理與有限算力之間的矛盾！

1、算力即權(quán)力

可測(cè)宇宙原子總數(shù)約為10^80，而圍棋走法有2.08*10^170，如果按照深藍(lán)戰(zhàn)勝卡期帕羅夫的窮舉套路，就算 “天河3號(hào)”出馬也會(huì)力竭。所以AlphaGo不計(jì)算所有的事件，而是采用蒙特卡羅模擬與人類對(duì)抗，最終曲線革命成功，但如果大BOSS“量子計(jì)算機(jī)”出戰(zhàn)，什么抽樣統(tǒng)計(jì)，什么概率分析，什么深度學(xué)習(xí)，沒那么多廢話，直接暴力枚舉。就像武林各派華山論劍，潘建偉教授拿著一把AK47沖進(jìn)去，管你是還是南帝北丐東邪西毒，一梭子下去，統(tǒng)統(tǒng)game over！-在超強(qiáng)算力面前，一切都是鏡花水月。

近期，谷歌研發(fā)團(tuán)隊(duì)在一篇論文中稱，谷歌已經(jīng)能夠利用一臺(tái)53量子比特的量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)架構(gòu)計(jì)算機(jī)無法完成的任務(wù)。這一量子計(jì)算機(jī)在3分20秒內(nèi)完成特定任務(wù)的運(yùn)算，如果讓目前世界排名第一的超級(jí)計(jì)算機(jī)——美國能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的Summit執(zhí)行同樣任務(wù)需要大約一萬年時(shí)間。

盡管最后這篇論文被刪除，但如果最后論文審核通過，那量子計(jì)算就真的形成和實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)，從3分20秒完成超算1萬年才能完成的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了8個(gè)數(shù)量級(jí)的跨越（1萬年有5.256億分鐘）。

在現(xiàn)代社會(huì)，無論是與民生相關(guān)的天氣預(yù)報(bào)，地震海嘯預(yù)測(cè)，橋梁結(jié)構(gòu)分析，還是與國家相關(guān)的導(dǎo)彈模擬，核聚變模型檢測(cè)，以及宏觀經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)，無一不依賴于超強(qiáng)算力?？梢哉f，當(dāng)代社會(huì)最大矛盾之一就是日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)處理與有限算力之間的矛盾。

誰最先擁有量子算力，誰就擁有最大權(quán)力。

2、上帝算力從何而來

量子計(jì)算機(jī)為何具有如此超強(qiáng)算力，又要從薛定諤的那只貓談起，這只連通陰陽兩界的萌寵，一直沉睡于量子的疊加態(tài)中，處于既生又死的狀態(tài)，我們不用去懷疑這種現(xiàn)象是否存在，這一點(diǎn)上，連偉大的反對(duì)派愛因斯坦也不得不接受這一現(xiàn)實(shí)。

量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算原理和薛定諤的貓具有一致性，利用的都是“量子疊加態(tài)”。在計(jì)算機(jī)的經(jīng)典模型中，最基礎(chǔ)的構(gòu)建要素－－比特，只能存在于兩種截然不同的狀態(tài)之一：0或是1，這就是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)里最底層的世界，只需要一個(gè)負(fù)責(zé)任的門衛(wèi)，用“開”或“關(guān)”來處理進(jìn)入數(shù)據(jù)，規(guī)則雖然簡(jiǎn)單，卻能創(chuàng)造一個(gè)駭客世界，但也有一個(gè)缺點(diǎn)，在同一時(shí)間只能處理一個(gè)Bit，計(jì)算能力受到限制。而在量子計(jì)算機(jī)中，規(guī)則改變了，一個(gè)“量比特”不僅僅存在于傳統(tǒng)的0和1狀態(tài)中，還可以是一種兩者連續(xù)或重疊狀態(tài)。因?yàn)榱孔泳哂胁淮_定性，量比特（Qubit）被描述成 α0|0?+α1|1?，其中 |α0|^2+|α1|^2=1。也就是說，普通計(jì)算機(jī)n比特可以描述2^n個(gè)整數(shù)之一，但n個(gè)量子比特可以同時(shí)描述2^n個(gè)復(fù)數(shù)，復(fù)數(shù)向量意味著什么，看看下圖就明白，意味著任何一個(gè)數(shù)都是“何方可化身千億, 一樹梅花一放翁”！

理論上來說，一個(gè)Qubit就可以儲(chǔ)存無限信息，量子比特中存儲(chǔ)的信息將始終處于動(dòng)態(tài)演化過程之中。也就是說，你每一次測(cè)量的并不是同一系統(tǒng)，而是不同世界，所以有人說“量子計(jì)算”是利用平行宇宙來計(jì)算，有超強(qiáng)的并行能力，雖然有些玄乎，但也不無道理。

假設(shè)你是黑客帝國里的“尼奧”，從“太極”出發(fā)要推開“兩儀”中“1門”或“0門”其中一扇，然后再推開“四象”中“00門”，“01門”，“10門”，“11門”中的一扇，走完160次路徑后找到了錫安。而追捕者史密斯如果通過傳統(tǒng)計(jì)算，要想分析160多步的尼奧路徑，需要的時(shí)間是47515528679349475857年，等他成功窮舉出來，尼奧已經(jīng)解放全人類了。但如果史密斯處于2^160萬個(gè)平行現(xiàn)實(shí)中，每個(gè)世界只走一條路，那可能30分鐘就能抓到尼奧，這就是疊加態(tài)的妙用，量子計(jì)算機(jī)可讓你復(fù)制出2^160個(gè)史密斯，每個(gè)人只需要走一條路就可以了。不是超強(qiáng)算力選擇了量子計(jì)算，而是量子計(jì)算天然具有超強(qiáng)算力。

3、摩爾定律走到盡頭人類必須選擇新助理

Intel創(chuàng)始人之一摩爾在上世紀(jì)60年代提出：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上容納的元器件數(shù)目，約隔18-24個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。簡(jiǎn)言之，即計(jì)算機(jī)的性能以18個(gè)月翻一番的速度不斷發(fā)展，這一內(nèi)容在之后的半個(gè)世紀(jì)不斷被觀測(cè)與證實(shí)，因此被人們稱為摩爾定律。我們可以很清楚地從下圖看出，摩爾所做的推測(cè)與觀測(cè)基本相符，CPU中晶體管的數(shù)量隨時(shí)間成指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

按照摩爾定律，人類要做的事情只是降低晶體管大小，從而集成更多晶體管，然而晶體管的大小不能無限小，當(dāng)?shù)竭_(dá)一個(gè)原子大小時(shí)，任何納米管和傳統(tǒng)工藝都將對(duì)此毫無辦法，酷睿I7處理器容納了14億個(gè)晶體管，再這么玩下去就逼近上帝底線。就算如此，但算力依然有限，計(jì)算機(jī)跑完一個(gè)可計(jì)算函數(shù)的時(shí)間里，太陽都可能燃燒殆盡。所以摩爾危機(jī)必然到來，經(jīng)典計(jì)算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)到了盡頭，人類必須選擇新的可靠助手。

量子計(jì)算機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。1982年逗逼天才費(fèi)曼提出人類應(yīng)該考慮量子計(jì)算機(jī)，1994年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的休爾提出量子質(zhì)因子分解算法，向大家展示了量子算法分解大數(shù)的質(zhì)因數(shù)的速度——分解一個(gè)1000位的數(shù)字，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)大約需要耗費(fèi)10京（《孫子算經(jīng)》載“萬萬曰億，萬萬億曰兆，萬萬兆曰京”）年的時(shí)間，而利用量子計(jì)算機(jī)的話，只需要20分鐘左右。這種效率讓暴力窮舉看起來不再那么暴力，甚至還生出一分閑庭信步的氣質(zhì)。如果這一算法與量子計(jì)算機(jī)真正結(jié)合，現(xiàn)代銀行、網(wǎng)絡(luò)、電子商務(wù)體系的安全堡壘猶若紙糊的燈籠。

由于量子計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大算力，和對(duì)國家安全、社會(huì)經(jīng)濟(jì)所構(gòu)成巨大威脅，一時(shí)間量子計(jì)算機(jī)成為各國政府、實(shí)業(yè)界、企業(yè)界爭(zhēng)相研究的課題，量子計(jì)算機(jī)從此上升到國家安全的戰(zhàn)略層次。近年來，量子計(jì)算機(jī)的研究成果層出不窮：

2009年11月，世界首臺(tái)可編程的通用量子計(jì)算機(jī)正式在美國誕生。

2010年3月，德國超級(jí)計(jì)算機(jī)成功模擬42位量子計(jì)算機(jī)。

2011年5月，加拿大D-Wave發(fā)布一款全球第一款商用型量子計(jì)算機(jī)。

2013年6月，中國科首次成功實(shí)現(xiàn)用量子計(jì)算機(jī)求解線性方程組的實(shí)驗(yàn)。

2015年12月，谷歌推出的D-Wave量子計(jì)算機(jī)，號(hào)稱比其他任何計(jì)算機(jī)都快出一億倍。

2016年8月，美國發(fā)明世界上第一臺(tái)由5量子比特組成的可編程量子計(jì)算機(jī)。

2017年5月，世界上第一臺(tái)超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)的5量子比特計(jì)算機(jī)在中國誕生。

2018年2月，加拿大D-Wave宣布將量子計(jì)算引入公共云，開發(fā)者可以免費(fèi)通過公共云使用量子計(jì)算。

2019年9月，IBM宣稱將推出計(jì)算性能最強(qiáng)悍的53位量子計(jì)算機(jī)，將是迄今可供外部使用的最大通用量子計(jì)算機(jī)。

4、量子雖小，不好控制

IBM科學(xué)家David在2000年提出建造量子計(jì)算機(jī)的5點(diǎn)要求和2個(gè)輔助條件，為具有實(shí)用價(jià)值的量子計(jì)算機(jī)畫出了藍(lán)圖。

?一個(gè)能表征量子比特并可擴(kuò)展的物理系統(tǒng)；

?能夠把量子比特初始化為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)； 

?保證在系統(tǒng)退相干之前完成整個(gè)量子計(jì)算；

?構(gòu)造一系列普適的量子門完成量子計(jì)算；

?具備對(duì)量子計(jì)算的末態(tài)進(jìn)行測(cè)量的能力。

兩個(gè)輔助條件是：①在靜止量子比特和飛行量子比特之間實(shí)現(xiàn)量子信息的轉(zhuǎn)換；②具備在節(jié)點(diǎn)間實(shí)現(xiàn)量子比特傳輸?shù)哪芰Α?/p>

用更通俗的語言來解釋上面5點(diǎn)，我們假設(shè)存在一個(gè)量子社會(huì)，這個(gè)社會(huì)由量子人構(gòu)來，要成為一個(gè)量子人，首先要有一個(gè)承載量子靈魂的肉體，這就是量子比特的運(yùn)行硬件；然后肉體上的五官能夠獲取標(biāo)準(zhǔn)的量子信息，而不是靈魂聽不懂的其它外星語言；在獲取這些信息之后必須馬上自擼，而不是打個(gè)哈欠去睡覺，因?yàn)榱孔尤艘挥X醒來之后沒有記憶；量子人將信息編譯成量子語言時(shí)也不能胡編亂造，必須有標(biāo)準(zhǔn)編碼進(jìn)行翻譯；最后你在屏幕上顯示出的量子語言其它量子人能夠看得到。

要想研制量子計(jì)算機(jī)，除了要研制芯片、控制系統(tǒng)、測(cè)量裝置等硬件外，還需要研制與之相關(guān)的軟件，包括編程、算法、量子計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)等。

對(duì)于量子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，不能過于樂觀，量子算力是比核武器更危險(xiǎn)的存在，誰第一個(gè)操縱45-50個(gè)量子比特，誰可能優(yōu)先獲得最大權(quán)力，如何制衡這種權(quán)力，值得深思。

往昔談起圍棋，津津樂道于其玄幻莫測(cè)，智慧深遠(yuǎn)，不可猜度。如今談起圍棋只有四個(gè)字：人不如狗……AlphaGo每秒上億次的計(jì)算能力，已經(jīng)將九段棋手都甩到了五子棋的級(jí)別，一旦引入量子計(jì)算，那就算上帝出手，頂多弈成平局。

人類未來最大的矛盾，是日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)處理與有限算力之間的矛盾！谷歌大腦1.6萬個(gè)CPU運(yùn)行7天才能完成貓臉識(shí)別，谷歌大腦實(shí)現(xiàn)模擬人腦的突觸數(shù)量?jī)H為100億個(gè)，而實(shí)際的人腦突觸數(shù)量超過100萬億，這個(gè)數(shù)字對(duì)于經(jīng)典計(jì)算機(jī)來說不可企及，對(duì)于量子計(jì)算來說，這都屬于小兒科。一旦能夠控制更多量子比特，人與機(jī)器的結(jié)合，也水到渠成！從智人到神人，中間只差一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)。

《量子不死，逆天不止》為原標(biāo)題。