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面对中国、欧盟等大力投资量子计算,美国终于按捺不住了

摘要: 通过量子计算,企业可以即时在大型数据库中搜索文件,所用时间比传统就算少的多。如此重要的技术,每个国家都希望自己能成为该领域的霸主。

不管是企业还是政府,凡是涉及到信息优化与管理的地方,面对规模日渐扩大的数据,它们都需要通过高效的计算过程来实现工作负载的处理。

为了实现这一目标,科技巨头与政府纷纷加大了对量子计算的投资,试图通过该技术在量子位上处理数据。据了解,通过量子计算,企业可以即时在大型数据库中搜索文件,所用时间比传统就算少的多。

如此重要的技术,必然会让每个国家都希望自己能成为该领域的霸主。

但是,总的来说,占有优势的还是中美两国。

作为全球最大的两个国家,美国的优势是资本,中国的优势是人口。至于发展的根本原因,是需求。随着中国在该领域的崛起,美国从未放下自己的提防之心。

众所周知,量子计算是如今各个科技巨头的重点,比如,谷歌、IBM、微软、英特尔等美国科技企业拥有先发优势,通过不同技术路径不断实现对更多量子比特的操纵;过去一年来,中国阿里巴巴、腾讯和百度三大科技企业也相继“入局”量子计算,彰显新兴市场的强大后劲。

就是在这种情况下,华盛顿政府的决策者产生了隐隐的担忧,他们似乎意识到美国在投资量子计算方面落后于中国和其他国家。为什么量子计算会如此受重视呢?因为这项技术有可能会破坏当前确保区块链和加密货币安全的加密技术。

事实上,对于量子计算,欧盟已经发起了长达10年的量子研究计划,中国也正在这一领域投入巨资。美国科学院院士、马里兰大学物理学家克里斯·门罗表示,“美国是唯一没有在这一领域做出重大决定的大国。”

因此,在5月的一次听证会上,众多科学机构敦促国会尽快制定一项为量子研究和教育工作提供资金的战略计划后,美国众议院立法者很快就有所动作——其科学委员会将就一项新的长达10年的国家量子计划(NQI)提出法案,而白宫也计划正式启动新的领导小组,以指导联邦政府在量子科学领域发挥应有的作用。

而科学委员会的主席Lamar Smith在一份声明说道:“量子计算的运行速度可能比传统计算系统快数百万倍,可以解决了我们认为无法解决的问题。所以,美国必须先到那里。”

游戏规则改变者?

在小智君看来,量子计算机不仅仅是传统计算机的逻辑演进,相反,他们是一种实现从量子世界传递现象的新型算法。

在传统计算中,信息存储在以0或1为单位的比特(Bit,二进制单位)中。在量子计算中,量子位(量子比特),可以是0,也可以是一个或任何0与1的组合,并且在直接观察时只能假定一个确定的值。

这种情况便创造了先前无法实现的存储和处理能力,从而以指数形式大大降低了模拟某些过程的难度。

假设一台计算机的任务,是确定100条到罗马的假想道路中哪条是正确的,传统计算会按照线性的方式尝试每条可能的路径;而量子计算则会采用一种完全不同的方法。

“有些人会认为拥有量子计算机就可以让我们用比传统计算机更快的速度去完成同样的任务。然而, 等事情真的发生时,你会发现,其能力更强大。”

华盛顿美洲开发银行的技术顾问兼物理学家Marcos Allende Lopez表示。“量子计算机可以对所有的道路进行评估,为每条道路带来成功的可能。所以我们唯一需要做的就是等到电脑带给我们最可行的方案。”

尽管现在量子计算机仍处于研发阶段,但这些计算机将能够解决使用传统计算流程无法解决的问题,在医药和物流等领域可以提供巨大的潜在应用和实用工具,并解决一些数学难题。

特别是区块链和加密货币行业,目前量子算法可以通过执行较少的二次方步骤来找到散列数据以及能够使数字签名和对称密钥变得更加容易的算法。

尽管多年来,观察人士一直对这一处于初期的技术所带来的长期风险发出一系列的警告,但专家们也有暗示,量子时代可能比我们以前认为的更接近了。

马里兰大学物理学家Chris Monroe在5月份的听证会上对国会强调:“在接下来的几年里,我们将会看到大约100个量子位的小型量子计算机。这听起来很小,但即使只有100个量子位,从某种意义上说,它可处理的数据会超过世界上所有硬盘驱动器的信息。”

面对竞争对手,美国努力追赶

虽然美国在量子技术的初步发展中处于领先地位,但它缺乏一项国家支持下的持续研究和发展战略,与其他国家采取的行动相比,美国做的远远不够。

芝加哥大学计算机科学教授Diana Franklin也曾向国会表示,尽管过去18个月个体企业研发实验室和风投对量子技术的投资激增,但联邦资金短缺已经让美国距离“争取保持领先”非常遥远。换句话说,资金短缺让理论量子算法与可用量子应用的结合,以及大学研究工作与实际商业的开发,与别的国家有了相当大的差距。

举个例子,中国已经公开表示其在未来十年要在量子计算方面超越美国的意图——在安徽省合肥市进行大额投资,修建一所量子信息科学国家实验室,并计划在2020年启用;2016年发射了世界首颗量子科学实验卫星并在2017年宣布量子卫星在国际上第一次成功实现了“千公里级”星地双向量子通信,引发了世界的关注。

此外,中国的企业,如阿里巴巴,腾讯和百度也在展开自己的项目。今年早些时候,阿里巴巴宣布推出一款10位量子云计算机。另外,在本周一公布的一份“超级计算机500强”榜单中有206台来自于中国,而来自美国企业和政府机构的超级计算机只有124台,也就是说,中国在量子计算方面已经取得了很大的突破。

而对于其他国家,

像欧盟从2018年开始,投入10亿欧元实施“量子旗舰”计划;

英国在牛津大学等高校建立量子研究中心,投入约2.5亿美元培养人才;

荷兰向代尔夫特理工大学投资1.4亿美元研究量子计算;

有日本计划10年内在量子计算领域投资3.6亿美元;

加拿大已投入2.1亿美元资助滑铁卢大学的量子研究。澳大利亚政府、银行等出资8300万澳元在新南威尔士大学成立量子计算公司。

可以说,各国攻关量子计算机的战略已经明确,因此Monroe表示:“全球范围内的这些动作都表明,美国也应该采取行动了。美国必须保持在这一前沿科技的领导地位。”

中国的机遇与挑战

据英国政府的统计报告显示,中国量子科研论文发表量排名全球第一、专利应用排名第二。在“第二次量子革命”的起步阶段,中国异军突起,跃入国际“第一阵营”。

但与量子通信的全面领先相比,中国的量子计算虽整体处于“第一阵营”,但只有个别方向“领跑”、大多处于“跟跑”。

据了解,在量子计算多条技术路线上,中国在光量子方向领先,在半导体、超冷原子方向稍落后,在超导方向明显落后。如IBM、英特尔公布实现50个、49个超导量子比特,中国已公布的最高为10个。

多位学者认为,面对群雄并起、充满变数的复杂局面,中国的挑战与机遇并存,应保持战略定力与科技自信,发挥制度优势。

Persistence Market Research最新的报告显示,随着各个国家不断投资量子计算领域的研究活动,以及它们对量子计算商业化的关注,预计到2025年底全球范围内将采用和量子计算技术,收入有可能超过230亿美元。在这个十年的预测期内,全球量子计算预计将成指数增长,达到30.9%。

或许,量子计算将决定未来。

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本文系作者 人工智能观察 授权钛媒体发表,并经钛媒体编辑,转载请注明出处、作者和本文链接
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