美白宮召集最強陣容制定國家量子戰(zhàn)略，未來將是量子計算的天下？

“當(dāng)云計算、人工智能、虛擬現(xiàn)實、區(qū)塊鏈的風(fēng)潮正漸行漸遠(yuǎn)，量子計算成為全球新的焦點。人們期待量子計算能夠比傳統(tǒng)計算機效率更高，并在計算機安全、財務(wù)和其他領(lǐng)域解決更多問題?！?/p>

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為了能夠獲得更多突破，美國近期在白宮召開量子峰會，討論美國政府推動量子信息科學(xué)的努力。參加此次會議的不僅包括美國國防部、國家安全局、白宮國家安全委員會、美國宇航局和聯(lián)邦能源部、農(nóng)業(yè)部、國土安全部、國務(wù)院和內(nèi)政部等多個政府部門的官員，

還有谷歌母公司Alphabet、IBM、霍尼韋爾國際公司(Honeywell International Inc)、洛克希德馬丁(Lockheed Martin Corp)、高盛集團(tuán)、AT&T、英特爾、諾斯羅普格魯曼(Northop Grumman Corp)等多家大公司的代表，透露出了未來美國國家戰(zhàn)略的冰山一角。

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凝聚最強科技巨頭欲十年內(nèi)實現(xiàn)量子計算戰(zhàn)略

本次峰會由白宮科技政策辦公室組織，該辦公室負(fù)責(zé)量子信息科學(xué)的助理主任杰克-泰勒表示，政府計劃公布一項關(guān)于如何推進(jìn)下一代技術(shù)的戰(zhàn)略。他表示，這次會議的目的是讓關(guān)鍵利益相關(guān)者聚齊在一起，“真正制定一項計劃”，以幫助量子計算成為現(xiàn)實，并尋求對政府可以采取的其他措施的投入。

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專家們表示，目前該技術(shù)雖然仍處于初級階段，但未來可能會對醫(yī)療保健、通信、金融服務(wù)、交通運輸、人工智能、天氣預(yù)報等領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。同時，這項技術(shù)具有重大的國家安全意義，因為量子計算機可能會突破傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)安全程序或其他密碼。量子計算機的運行速度比今天先進(jìn)的超級計算機快數(shù)百萬倍。

根據(jù)白宮的一份備忘錄，量子計算“將使我們能夠預(yù)測和改進(jìn)化學(xué)反應(yīng)、新材料及其特性，并對時空和宇宙的出現(xiàn)提供新的理解”，而這一切可能在十年內(nèi)實現(xiàn)。

像IBM、微軟、谷歌和英特爾這樣的科技巨頭已經(jīng)開展各種科技競賽，以求為全功能量子計算機創(chuàng)建軟件，但難題是開發(fā)人員必須為這尚不存在的計算機構(gòu)建軟件。

比爾?蓋茨創(chuàng)立的微軟已經(jīng)成為首批在量子計算領(lǐng)域認(rèn)真發(fā)展的美國公司之一，但其他科技公司也正迎頭趕上，制定自己的量子計算戰(zhàn)略。微軟首席執(zhí)行官薩蒂亞?納德拉稱量子計算是科技行業(yè)的“軍備競賽”。根據(jù)納德拉的說法，這場比賽與人工智能軍備競賽同樣重要，但它在很大程度上被公眾所忽視。

今年9月，美國眾議院通過了關(guān)于量子信息科學(xué)的立法，以“制定統(tǒng)一的國家量子戰(zhàn)略”，到2023年將撥款13億美元的資金。該法案被稱為“國家量子倡議法案”(National Quantum Initiative Act)，它定義了一項為期10年的國家戰(zhàn)略，通過美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)，美國國家科學(xué)基金會(NSF)以及美國能源部(DOE)的活動來推進(jìn)量子計算和通信技術(shù)。

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這項為期10年的計劃分為兩個五年計劃，其中第一個計劃將從2019財年到2023年財年。該法案的主旨是支持量子信息科學(xué)的研發(fā)和勞動力發(fā)展，并展示其應(yīng)用，其總體目標(biāo)是保持美國在這一領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，目前這一地位面臨著來自其它國家的挑戰(zhàn)。

全球加緊爭奪量子計算未來

基礎(chǔ)科學(xué)研究警惕浮夸之風(fēng)

事實上，超過20個國家正在爭奪量子計算的未來。去年，歐盟支持了一項價值10億歐元、名為“Quantum Technology Flagship”的計劃，該計劃將資助量子領(lǐng)域的研究和開發(fā)。同樣，其他國家，包括中國、日本、英國、澳大利亞、加拿大和俄羅斯，都在將大量資金投入到量子技術(shù)的研究中。

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據(jù)IDC預(yù)測量子計算將在2020年時進(jìn)入高速增長的黃金期，未來10年市場將增長40倍，到2027年這一市場規(guī)模有望達(dá)到107億美元。量子計算機有著和傳統(tǒng)機器完全不同運行方式。普通計算機中，每一位信息都以1或0表示，但在量子領(lǐng)域，信息的單位變?yōu)榱孔颖忍兀峭ㄟ^量子的疊加和糾纏而被創(chuàng)建和操縱的。也正因此，我們能夠以更快的速度對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。

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正是這些優(yōu)勢，讓IBM、谷歌、英特爾到國內(nèi)的百度、阿里巴巴、騰訊等大公司紛紛加大該領(lǐng)域研發(fā)與商用探索的力度。例如，IBM開發(fā)出了一臺50量子比特的量子計算原型機，谷歌也推出了一款72量子比特的芯片。從理論上看，僅僅能夠處理幾百個量子比特的量子計算機，其計算能力也是傳統(tǒng)計算機無法比擬的。

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然而在實踐過程中，對量子系統(tǒng)進(jìn)行擴展卻十分困難，因為量子系統(tǒng)對外界干擾有極高的敏感性。要實現(xiàn)通用量子計算，前提要把系統(tǒng)擴展到足夠大，在擁有數(shù)百乃至上千個物理比特的情況下，才有可能獲得足夠多的邏輯比特。

目前，美國、中國的研究單位實現(xiàn)的9個量子比特、10個量子比特、20個量子比特、50個量子比特都只是物理比特，而不是邏輯比特。必須說明的是，從實驗進(jìn)展來看，實現(xiàn)多物理比特的任意糾纏會隨著比特數(shù)上升，技術(shù)難度呈現(xiàn)指數(shù)上升的趨勢。因此，想要進(jìn)一步擴展系統(tǒng)的難度相當(dāng)大。

因此，盡管量子計算機已經(jīng)提出了幾十年，但目前對這項技術(shù)的研究進(jìn)展依然有限，這些產(chǎn)品要成為真正有用的設(shè)備，挑戰(zhàn)猶存。

量子計算屬于基礎(chǔ)科學(xué)范疇，更應(yīng)當(dāng)摒棄浮躁之氣。我們應(yīng)當(dāng)支持國家投入適當(dāng)?shù)馁Y金對量子計算等可能具有很大價值的技術(shù)進(jìn)行探索，但堅決反對一些商業(yè)公司過分炒作量子計算概念，對一些微不足道的進(jìn)步大肆渲染浮夸營銷，以達(dá)到炒作股價和包裝高科技光環(huán)的目的。同時也要警惕一些科研單位為了獲得更多科研經(jīng)費，故意夸大已經(jīng)取得的技術(shù)成果。

?決定未來科技走向的，是這些利用科技的人們。因為對人才的迫切需求而產(chǎn)生的各種各樣的平臺，在很大程度上影響著其所在領(lǐng)域，并且?guī)椭I(lǐng)域內(nèi)的科學(xué)家彼此溝通、競爭、交流。現(xiàn)在的技術(shù)距離建成真正具有實用價值的標(biāo)準(zhǔn)量子計算機尚很遙遠(yuǎn)，前方的道路依舊任重道遠(yuǎn)。

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