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一直以來(lái)，我國(guó)都非常重視量子計(jì)算的發(fā)展。實(shí)際上，早在2017年，我國(guó)就已經(jīng)研發(fā)出了世界上第一臺(tái)超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)的光量子計(jì)算機(jī)，由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉教授及其同事陸朝陽(yáng)、朱曉波等，聯(lián)合浙江大學(xué)王浩華教授研究組等協(xié)同研發(fā)，標(biāo)志著我國(guó)量子計(jì)算水平達(dá)到世界領(lǐng)先水平。 為什么我國(guó)一直重視在量子計(jì)算領(lǐng)域的投入呢？量子計(jì)算到底有什么魅力？ 從概念上來(lái)看，量子計(jì)算是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律調(diào)控量子信息單元進(jìn)行計(jì)算的新型計(jì)算模式。量子計(jì)算和傳統(tǒng)計(jì)算有一點(diǎn)相似的地方，那就是計(jì)算還是0和1來(lái)表達(dá)。不過(guò)，在量子計(jì)算中，一個(gè)量子比特可以處于0和1的疊加態(tài)，也就是說(shuō)一個(gè)量子比特可以同時(shí)代表0和1。那么只需要對(duì)量子比特進(jìn)行一次操作就相當(dāng)于對(duì)0和1同時(shí)執(zhí)行了操作。并且，在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中，2位寄存器同一時(shí)間僅能夠儲(chǔ)存4個(gè)二進(jìn)制數(shù)（00、01、10、11）中的一個(gè)，而一個(gè)2位的量子位寄存器可同時(shí)存儲(chǔ)這四種狀態(tài)的疊加狀態(tài)。 疊加態(tài)讓量子計(jì)算實(shí)現(xiàn)了真正的并行計(jì)算。舉一個(gè)例子，量子計(jì)算可以同時(shí)處理10比特的數(shù)據(jù)，也就是一下子計(jì)算完2的10次方個(gè)數(shù)據(jù)，在傳統(tǒng)計(jì)算中，只能一個(gè)一個(gè)去計(jì)算。具備這樣的優(yōu)勢(shì)，那么一個(gè)1GHz的64位量子芯片的計(jì)算能力就可以達(dá)到“太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)的1500億倍。 量子計(jì)算不僅能夠大幅提升計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度，同時(shí)也推動(dòng)著算法的革新。目前，經(jīng)典計(jì)算機(jī)基本都是依靠RSA加密技術(shù)進(jìn)行加密，而量子計(jì)算中的Shor因子分解算法能夠迅速找到質(zhì)數(shù)因子，進(jìn)而破解密鑰，使得RSA加密技術(shù)不堪一擊。量子計(jì)算將遵循全新的數(shù)據(jù)檢索方式，也就是Grover算法，該算法通過(guò)量子計(jì)算的并行能力，同時(shí)給整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)做變換，可用最快的步驟顯示出需要的數(shù)據(jù)。 對(duì)于當(dāng)前快速發(fā)展的人工智能產(chǎn)業(yè)而言，量子計(jì)算有望顛覆目前人工智能技術(shù)的底層計(jì)算架構(gòu)，使得大數(shù)據(jù)運(yùn)算不再是以特定算法中的特定方式來(lái)運(yùn)算，而是具有隨機(jī)性，有望打造出真正通用的人工智能模型，進(jìn)入強(qiáng)人工智能時(shí)代。 因此，如果量子計(jì)算全面普及，那么傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)將徹底消失，進(jìn)入“量子霸權(quán)”時(shí)代。量子霸權(quán)并不是一個(gè)政治詞匯，并不是說(shuō)誰(shuí)實(shí)現(xiàn)了量子計(jì)算就成為了時(shí)代的霸主。實(shí)際上，量子霸權(quán)在國(guó)內(nèi)就叫上面提到的量子優(yōu)越性，指的量子計(jì)算機(jī)在某一項(xiàng)具體任務(wù)上真正打敗了傳統(tǒng)的經(jīng)典計(jì)算機(jī)。2020年12月，中國(guó)第一次實(shí)現(xiàn)了量子霸權(quán)。而在2019年，量子計(jì)算機(jī)原型“懸鈴木”曾用3分鐘完成超算需要計(jì)算1萬(wàn)年的計(jì)算量，此次量子霸權(quán)的實(shí)現(xiàn)，讓“懸鈴木”一戰(zhàn)成名。 當(dāng)前，在量子計(jì)算研究學(xué)者的圈子里，將擁有量子計(jì)算、量子通信、量子精密測(cè)量技術(shù)的世界稱(chēng)之為量子世界，現(xiàn)在的世界便稱(chēng)為經(jīng)典世界。這種說(shuō)法無(wú)疑也證明了，量子計(jì)算對(duì)于現(xiàn)階段的計(jì)算機(jī)科學(xué)是一項(xiàng)顛覆性的技術(shù)，將會(huì)開(kāi)啟全新的運(yùn)算篇章。 |
