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为何谷歌下大力气研发量子计算机

为何谷歌下大力气研发量子计算机

  10月5日,谷歌已经组建专门团队试图建造超级量子计算机,它必将“处理能力”推向新的时代,人工智能、金融服务、机械学习以及其他行业都将因此受益匪浅。量子计算领域目前依然处于起步阶段,但在谷歌于9月份宣布与美国加州大学圣巴巴拉分校专家联合开发量子计算技术后,这一领域获得极大促进。与加州大学的合作只是谷歌量子人工智能实验团队努力的一部分,他们还与美国宇航局、大学空间研究协会等机构合作,研究建造世界上最快的超级计算机技术。

  超级计算机如何工作?

  在传统计算机领域,电路或开或关,并使用“0”和“1”二进制码解决问题。而量子计算机使用的基本元素被称为量子位(qubits),其电路同时以各种可能状态存在,这将极大地增强量子机械的处理能力。量子计算科学的技术性很强,简单来说,就是一台计算机在使用二进制体系的传统计算机中超速运行,它对解决当前存在的“优化问题”特别有用,可以在大量可能选项中找到最佳解决方案。

  当前,世界上运行速度最快的计算机是中国的天河二号超级计算机,它的计算速度可达每秒5.49亿亿次。但专家称,量子计算机的计算速度最终将远超过天河二号。谷歌量子人工智能研究小组正与加拿大D-Wave公司的科学家合作,后者拥有被称为世界上第一种可行的商业量子计算机。

  但许多专家怀疑D-Wave公司的量子计算机是否真的比常规超级计算机更快。该公司首席执行官弗恩·布劳内尔(Vern
Brownell)承认,他们还处于量子计算技术的最初阶段,但他对未来充满信心。布劳内尔解释称:“当保罗·艾伦(Paul Allen)与比尔·盖茨(Bill
Gates)开发出第一款软件时,我们还处于建立微处理器的起步阶段。”

  成熟的量子计算技术将令各个领域受益匪浅。随着计算能力增强,将来有一天,量子计算机能够帮助运行更为复杂的模拟,比如气候变化模型或帮助开发新的药物等。布劳内尔说:“这不是要取代经典计算,而是某些特定问题需要量子计算技术帮助解决。”

  量子计算机引发金融革命?

  布劳内尔认为,金融服务行业将首先从量子计算机中受益。比如,为了优化投资组合和处理风险管理,华尔街目前的工作量非常庞大。但布劳内尔说:“最终,量子计算机将帮助我们做得更好。”

  D-Wave公司称,金融领域其他还可能受益的行业包括,结构化资产证券定价、测绘市场相关性、资本项目预算、制定交易策略等。D-Wave公司还称,他们有兴趣扩展量子计算的云能力。潜在客户包括存在复杂优化问题的行业,从运输、后勤到金融服务、医疗保健等。

  量子计算机还有助于机械学习。利用人工智能训练运算法则、尝试挖掘数据、帮助探查欺诈等。目前,洛克希德-马丁公司正利用D-Wave公司开发的量子计算机帮助检验飞行控制系统。D-Wave公司的另一个合作伙伴是1QBit公司,后者正利用量子计算机创建金融运算法则,并且已经取得进展。

  未来挑战重重

  到目前为止,建造量子计算机的最大挑战是环境干扰。量子计算机只能在超低温环境中运行,即绝对零度(零下273.15摄氏度)左右。布劳内尔说:“这种芯片需要精确的温度,因此建造完美环境本身就已经成为挑战之一。目前,科学界已经投入大量资金和精力研究如何建造这种环境。”

  但维持完美环境只是建造量子计算机的挑战之一。伦敦大学学院计算机学教授彼得·宾利(Peter J
Bentley)警告称:“我们才刚刚理解如何能够建造全功能的量子计算机,依然存在无数挑战。”

  宾利认为,我们可能还需数年时间才能看到真正的量子计算机诞生。他说:“相对于我们从真空管到晶体管再到硅芯片的进化速度,量子计算机的进展的确非常缓慢。这是一个非常难的物理问题,我们至今依然未能完全理解它。因此,谷歌可能需要花费数十亿美元以及数十年时间,才能让我们看到真正的量子计算机。”

  但是谷歌显然有信心建造出量子计算机。布劳内尔认为,这些挑战不仅仅是针对谷歌的,也是针对我们所有人的。他说:“量子计算机将是另一款工具,可以帮助解决非常有挑战性、非常难以解决的问题。”

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