文 | 曾響鈴

來源 | 科技向令說

量子科技時代正在加速來了。

日前,國家就量子科技的發(fā)展強調(diào)道「要充分認(rèn)識推動量子科技發(fā)展的重要性和緊迫性,加強量子科技發(fā)展戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局,把握大趨勢,下好先手棋�！�

事實上,隨著上層的關(guān)注,量子科技順勢成為產(chǎn)業(yè)的焦點,這并不意外。在國外,歐盟、美國、英國等國家都先后啟動了國家級的量子科技戰(zhàn)略行動計劃。產(chǎn)業(yè)端的谷歌、微軟、IBM、英特爾等科技巨頭則緊隨入場,加速布局,積累了大量的研發(fā)經(jīng)驗。

IBM的量子計算機

如今,中國在數(shù)字新基建的浪潮下,也最終關(guān)注到了這一領(lǐng)域。近年來,上層對于量子科技的投入和布局越來越關(guān)注。在產(chǎn)業(yè)端,百度便率先開展了針對量子計算的戰(zhàn)略布局,從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用場景和人才培養(yǎng)方面取得諸多突破性成果。

10月27日,在百度APP上“百度無限『量』,大咖聊量子”科普課堂上線,百度研究院量子計算研究所所長段潤堯、中國計算機學(xué)會高級會員段永朝、天體物理博士馬志博等大咖從量子的整體發(fā)展歷程,講到百度量子的發(fā)展現(xiàn)狀、最新技術(shù)和應(yīng)用成果,從科普角度再度將量子計算推向大眾。

其實,這不是百度第一次舉辦量子計算的科普課堂。在這些頻頻動作的背后,我們最切身的感受便是量子計算正在受到國家上層與產(chǎn)業(yè)端各方的高度重視。而隨著數(shù)字化趨勢的不斷深化,量子計算的應(yīng)用價值也正被發(fā)掘,成為產(chǎn)業(yè)升級的關(guān)鍵驅(qū)動。

當(dāng)然,量子科技所帶來的價值遠(yuǎn)超我們所想像。美國對此立法,來保證量子科技領(lǐng)域的財政投入,以確保美國在量子時代的科技領(lǐng)導(dǎo)力,甚至包括經(jīng)濟安全、信息安全和國家安全在內(nèi)的諸多關(guān)鍵價值。對于我國而言,量子科技已經(jīng)成為信息通信技術(shù)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵底層技術(shù)之一,影響著國家科技進步、國防、經(jīng)濟等領(lǐng)域的新產(chǎn)業(yè)、新體系的構(gòu)建。

那么,面對這樣的一個新領(lǐng)域,作為普通大眾的我們,又如何去理解呢?量子計算的背后究竟蘊藏著什么“寶藏”,值得國家與市場如此關(guān)注?

量子計算,藏著一只“薛定諤的貓”

首先,量子計算為什么重要?

簡單來說就在于,量子計算機可以突破完成傳統(tǒng)計算機難以、甚至是無法做到的事情。兩者之間的差距,也是最直接的表現(xiàn),莫過于2019年谷歌的實驗證明——在世界第一超算Summit需要計算1 萬年的實驗中,谷歌的量子計算機只用了3 分20秒。

這一點不得不令人驚訝于量子計算的突破性。眾所周知,在未來的數(shù)字時代,我們與計算的聯(lián)系將更加緊密,任何智能化的設(shè)備或應(yīng)用程序,都得有賴于計算能力的支持。而量子計算恰恰是為計算的突破性發(fā)展提供了一個非常關(guān)鍵的方向。

這就是為什么從國家到市場都是如此高度重視。

其次,量子計算為什么具備這么強大的計算能力呢?

從定義來看,量子計算是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律調(diào)控量子信息單元進行計算的新型計算模式,那么我們可以借助量子力學(xué)的經(jīng)典思維,即“薛定諤的貓”來簡化的去理解量子計算與傳統(tǒng)計算的差異。

“薛定諤的貓”概念圖

在盒子里的“薛定諤的貓”是處于“生”與“死”疊加的狀態(tài)——這是一種允許貓在“生”與“死”兩種狀態(tài)之間存在的混合狀態(tài)。

投遞在計算機領(lǐng)域,我們可以把“生”與“死”簡化的理解為計算機的基礎(chǔ)語言“0”和“1”,即“生”就是“0”,“死”就是“1”,每一個計算單元形同一只盒子里的“薛定諤的貓”,生死疊加,0與1糾纏著,相當(dāng)于量子糾纏。

這種糾纏狀態(tài)可以在有限的資源里達(dá)到最大化的計算結(jié)果。簡單的舉個例子,對比一下傳統(tǒng)計算與量子計算的差異。

同樣是兩個計算單元,限制其他計算條件:

①傳統(tǒng)計算 (0)(1)——只是一個既定的結(jié)果。

②量子計算 (0/1)(0/1)——因為量子糾纏的原因,根據(jù)計算需要可以呈現(xiàn)出四種結(jié)果,如(0)(0)、(0)(1)、(1)(0)、(1)(1),可見量子計算的優(yōu)越性。

這種優(yōu)越性隨著計算單元的增加,而繼續(xù)以倍數(shù)效應(yīng)擴大,進而能完成傳統(tǒng)計算機難以完成的計算工作量。當(dāng)然,這樣僅做簡化理解,量子力學(xué)的深奧遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎于此。

究其原因,也在于量子的不確定性。生死疊加的貓,我們無法定義,而量子糾纏下的量子計算,也需要這一只“薛定諤的貓”基于計算需要在“生”與“死”之間不斷坍塌變化,掌握這種變化是量子計算發(fā)展的關(guān)鍵。

以“不確定”的狀態(tài)來尋求“確定”的未來,量子計算需要科技探路者

如果可以借助量子計算突破現(xiàn)有的計算能力上限,那么對于未來的科技革命與產(chǎn)業(yè)升級而言,無疑是具有關(guān)鍵的引領(lǐng)作用。

誠然,量子計算的優(yōu)越性來自于量子糾纏的不確定性,同時其突破的難點也在于此�？梢哉f,成也不確定性,敗也不確定性。

這種不確定性加劇了量子計算領(lǐng)域的挑戰(zhàn)性,要成功的抓住這個未來,顯然不易。

其一,量子領(lǐng)域的頂層設(shè)計必不可少,不確定的技術(shù)需要確定的上層引領(lǐng)。

量子計算的發(fā)展必須基于國家整體工程化程度來推進,必須投入大量的人才、資源和精力來攻克技術(shù)難關(guān)和應(yīng)用場景,這也就意味著量子計算的發(fā)展與新基建的思路相近,是一次長期投入的過程。

那么,國家的上層引領(lǐng),借助政策來調(diào)整大方向,做好頂層設(shè)計是必不可少的。事實上,各國深諳此道。美國的“國家量子計劃(NQI)”、歐盟的“量子宣言”旗艦計劃、英國的“國家量子技術(shù)計劃等等,都旨在從國家層面干預(yù)推動量子科技領(lǐng)域的發(fā)展。

國家大力倡導(dǎo)發(fā)展量子科技

可以說,在量子研究這件事情上,各方基礎(chǔ)的缺失,也必然需要政府政策的引領(lǐng),做好量子研究領(lǐng)域的“頂層設(shè)計”,從基礎(chǔ)教育、研究、應(yīng)用等模塊提供一個明確的方向來推動整體發(fā)展。

因此,國家上層的強調(diào)對于量子研究領(lǐng)域的從業(yè)者來說,是一個非常振奮人心的信號�！邦I(lǐng)導(dǎo)在講話中把量子科技提高到促進國家高質(zhì)量發(fā)展、保障國家安全的高度,這是從未有過的,既是對我國量子科技發(fā)展的肯定,同時也為量子科技發(fā)展指明了方向。”業(yè)內(nèi)人士對此高度贊肯。

其二,技術(shù)先行,市場為主,企業(yè)理應(yīng)成為量子領(lǐng)域的探路者。

以百度的AI新基建來看,市場對于新技術(shù)的檢驗與應(yīng)用具有顯著的促進作用,那么在新技術(shù)的規(guī)�；瘧�(yīng)用和發(fā)展進程上,企業(yè)的價值是需要,也是必須被發(fā)掘的。在國外,谷歌、微軟、IBM、英特爾等企業(yè)率先布局,成為量子研究與應(yīng)用領(lǐng)域的中堅力量。

據(jù)IDC預(yù)計,2027年,全球量子計算市場規(guī)模將達(dá)到107億美元,較2017年相比,10年內(nèi)增長超過40倍。也就是意味著,未來量子計算將爆發(fā)出巨大的商家價值,或?qū)⑹且粋�以市場驅(qū)動為主的新領(lǐng)域。

那么,我國想要抓住量子科技領(lǐng)域的機會,打造先發(fā)的科技優(yōu)勢,必然需要聚焦在量子計算領(lǐng)域的國內(nèi)核心玩家,率先從市場化的角度開展量子研究探索。

當(dāng)然,對于企業(yè)而言,自發(fā)的量子布局也是非常重要的。比如,國內(nèi)的核心玩家之一百度,早在2018年,便成立了量子計算研究所,用于開展量子計算軟件和信息技術(shù)應(yīng)用業(yè)務(wù)研究,通過廣泛地開展量子技術(shù)儲備、頂尖人才培養(yǎng)以及量子生態(tài)構(gòu)建,來迎接量子時代的到來。

而正是這樣的率先布局,使得百度躍居成為量子計算領(lǐng)域的翹楚。在知名投資咨詢公司Investor place評選出的全球未來十年值得買入的七大量子計算股票中,百度便成功登榜,再度展示了其在量子計算領(lǐng)域的先發(fā)優(yōu)勢。

七大量子計算股票榜單

當(dāng)然,提早的布局意義并不只是在于登榜,而是借助市場主體的探索來找到未來實現(xiàn)商業(yè)化與場景應(yīng)用的最佳路徑。百度量子作為量子計算應(yīng)用的率先探路者,正在以其實踐模式影響著行業(yè)發(fā)展。

在百度世界2020上,百度研究院量子計算研究所發(fā)布了國內(nèi)首個云原生量子計算平臺量易伏QUANTUM LEAF,同時并全面升級量脈Quanlse、量子機器學(xué)習(xí)工具集量槳Paddle Quantum,進一步打通量子計算到新技術(shù),如AI,以及應(yīng)用場景的壁壘。而其他從業(yè)者則可以借助百度量子平臺來完成與量子計算相關(guān)的應(yīng)用開發(fā)。

百度的量子平臺全景圖

可以說,抓住應(yīng)用與研究并進,使得新技術(shù)的發(fā)展能更快投入市場,創(chuàng)造價值,百度等科技企業(yè)的堅定探索與前瞻布局,對于量子計算的發(fā)展無疑是非常重要的。

其三,量子科技也是新基建的一部分,人才底座是最關(guān)鍵的基礎(chǔ)。

在百度量子科普課堂上,百度研究院量子計算研究所所長段潤堯談及目前國內(nèi)的量子研究現(xiàn)狀,說道:“我們國內(nèi)還有很多科研院校,現(xiàn)在國內(nèi)幾乎沒有量子計算和量子科技相關(guān)的專業(yè)�！�

如同段潤堯教授所說的,國內(nèi)量子領(lǐng)域的人才欠缺對于量子計算的發(fā)展而言,是一個巨大的阻礙。數(shù)字技術(shù)的角逐本質(zhì)是一場人才投入的比拼。在AI領(lǐng)域,中美之間的關(guān)鍵差距之一就在于美國的AI核心人才積累遠(yuǎn)比中國的要多,而這也就直接造成了中國在AI基礎(chǔ)上的不足。

作為國內(nèi)AI領(lǐng)域的領(lǐng)跑者,百度深知這一點。在量子計算領(lǐng)域,需要避免這方面的缺失。對此,段潤堯教授為企業(yè)抓住量子計算機遇給出的建議之一便是,培養(yǎng)頂尖人才。而這也是百度在近期內(nèi)多次開展量子科普課程的初衷之一,先給大眾普及量子科技,吸引大眾的興趣,能在廣泛范圍內(nèi)調(diào)動大家關(guān)注量子領(lǐng)域,投身量子研究,助力發(fā)展．

誠然,量子科技的未來需要政府牽頭,更需要探路者,比如百度等科技企業(yè),但并不能只有一個探路者,而是需要無窮無盡的量子研究學(xué)者、人才等等。當(dāng)更多的人投身其中,國內(nèi)的量子計算發(fā)展,才有確定的未來。

智能計算時代,量子計算不可缺席

量子計算的時代來了。

更準(zhǔn)確的說,是數(shù)字計算的時代來了。

隨著AI、大數(shù)據(jù)、云計算等等新技術(shù)應(yīng)用,智能設(shè)備、智能應(yīng)用、智能場景在現(xiàn)實生活中的影響也越來越大,整體的社會運作更加清楚的投映在我們的眼前——一個建立在計算之上的未來。

量子計算,作為進一步突破計算能力上限的新技術(shù),意義深遠(yuǎn)。于國而言,量子計算已經(jīng)被上升到促進國家高質(zhì)量發(fā)展、保障國家安全的絕對高度,是未來亟待攻克的核心技術(shù)之一。

于產(chǎn)業(yè)而言,量子計算具有高度的鏈接驅(qū)動能力,對于AI、大數(shù)據(jù)、云計算、區(qū)塊鏈等等新技術(shù)所錨定的未來應(yīng)用場景都具有深刻的促進作用。

對此,段潤堯教授分享到,“量子計算作為一種非常底層的核心技術(shù),在現(xiàn)在計算機應(yīng)用的很多場景里都可以找到。特別值得提的是安全場景,量子計算機擅長破解IS密碼系統(tǒng),將來如何保護隱私,都是需要用量子方法去解決。量子安全計算、信息安全,以及量子和后量子密碼都會作為非常重要的研究方向�！�

未來的數(shù)字時代,是計算的時代,如同AI、云計算、大數(shù)據(jù)等其他新技術(shù)一樣,跨向新時代需要不同的技術(shù)拼圖構(gòu)建一個穩(wěn)定的底座,量子計算以計算突破為重,顯然是是不可缺席的。

大國崛起,也必然是在不確定的狀態(tài)抓住一個機會,量子計算也是如此吧!