比超級計算機快 15 億倍的量子計算機,僅用 200 秒解決 1 萬年的難題

目前人類的社會已經進入了網際網路資訊時代，隨著計算機的不斷發展，人們慢慢的發現二維的古典計算機有可能會進化成三維的量子計算機，進而產生類似於人類的智慧。2018 年 11 月，谷歌宣布與 NASA 創建合作夥伴的關係。他們將分析在谷歌量子處理器上運行的量子電路結果，並和古典模擬作為比較，用來驗證谷歌硬體，並為量子優越性創建基礎。所謂的量子霸權又被叫做量子優越性，它是指量子計算機解決古典電腦實際上完成不了的問題，但這些問題本身未必就有實際應用。

從計算複雜性理論的角度來說，量子計算機相對於最佳古典算法的加速是超多項式的，而量子計算優勢的概念可以追溯到尤裡-馬寧和理查-費曼提出的量子計算建議。

2017 年10 月，美國 IBM 公司在傳統的超級電腦上展示了 56 個量子比特的模擬，從而增加了量子優越性所需的量子比特數量。而目前世界上最快的超級計算機正是美國 IBM 公司的 「高峰計算機」 。

現在我們把超級計算機要用 10000 年才能算出的問題，叫做不可能完成的任務。但是如果使用量子計算機的話，就可能把這個任務給簡單化，甚至可能僅僅只用一碗泡麵的時間，所需的 200 秒和之前到 10000 年，兩者之間可是有 15 億倍的差距。

而正常的家用電腦和超級電腦對比的話，也是有著幾百萬倍的速度差距，所以量子電腦和家用電腦速度相比較就會是個天文數字了。量子計算機可以完成經典計算機無法成功的計算，這個事情就叫做量子霸權。

但在 2019 年 11 月 23 日，自然期刊推出了谷歌實現量子優越性的學術論文，許多學者和人士對此議論紛紛。美國總統川普的女兒伊萬卡在推特上面說，美國已經率先進入了量子霸權，而谷歌的項目是和川普政府以及加州大學聖塔芭芭拉分校合作進行的，這個事情就立刻引起了世界的廣泛關注。

谷歌執行長受訪時也對此事進行了回應，他用委婉的比喻稱實驗就像是萊特兄弟的首次飛行，雖然還未真正得到應用，但概念是非常可行的。

量子計算機的大小和一個正常家庭的廚房差不多，而高峰計算機佔地面積有 522 平方米，大約和兩個網球場加起來的大小一樣。

超級計算機是需要 10000 多個晶片來運行，而量子計算機僅僅需要一個晶片，所以一個晶片用一杯泡麵的時間完成了 10000 多個晶片 10000 年的運算量，這個對比聽起來已經出乎人們的預料了。

現如今限制量子計算機發展的最大問題，就是它內部硬體的放置環境，它要保證每個計算源的糾纏態，在零下 273.15 度左右的環境裡進行計算，這個溫度也被叫做絕對零度，這樣就能保證它的計算元處在一個標準的量子糾纏態中。

想要長期保持這種溫度，就需要非常大的機器來進行製冷，因此才需要一個廚房那麼大的空間。如果發展到後期技術成熟後，就只需要一個指甲蓋大小的晶片就可以了。如果 6 年前想要製造一個量子糾纏態的計算元，那是非常困難的。但是在去年的時間裡就已經製造出了 50 個。

上面講到的量子計算機就使用了 53 個計算元，那麼這種量子計算機究竟能完成什麼呢？

其實它的一種用途就是大數據計算，比如生活中常見的天氣預報，如今的天氣預報經常不準的原因，就是現在計算機很難模擬複雜的天氣狀況。普通的計算機要完成計算需要很久的時間，但如果一天的時間裡計算不出來，那麼第二天的預報就沒有了意義。

但有了量子計算機之後，全球的自然環境都可以被模擬出來，所以天氣預報就會變得非常準確。從某種意義上來說，它可以預測未來，甚至還能用來預測股市和外匯市場。目前的股市和外匯市場很難賺錢的原因，就是因為他是無法預測的，除此之外，量子計算機還能夠破解密碼。比如說現在加密的各種代碼，普通的計算機需要一萬年才能破解，量子計算機只需要 200 秒就可以了。

所以這直接造成對現在的政府軍事機構，還有銀行的毀滅性打擊。另外靠網絡存在的虛擬貨幣也會受到影響，比如比特幣就建立在代碼的基礎上，憑藉量子計算機只需要一杯泡麵的時間，就可以直接讓虛擬貨幣瞬間蒸發。這也是量子計算新聞的當天比特幣突然暴跌的原因。

但是經過短暫的低迷之後，它的價格又一下反彈了回來。因為如果真的產生了量子計算，不光是比特幣有危險，就連國家銀行還有政府都會被輕易攻破，但到時候也一定會有根據量子計算而產生相應的加密方法。

雖然量子計算機能夠完成解密，但同樣他也可以用來進行加密。並且在量子計算機的發展基礎之上，相應的軟體也會迅速發展起來。所以未來將會有怎樣的進步，這根本就是一個無法想像的奇蹟點，但是奇蹟點究竟什麼時候到來，估計要等到幾十年以後了。

谷歌也曾發文表示，量子計算機想要徹底普及化，還需要幾十年的時間來研究。不過在去年的時候，美國 IBM 公司已經開始售賣最初級，並且針對特殊目的進行計算的量子計算機。

那麼量子計算機到底是怎麼計算的呢？

普通計算機一個計算單元只能存儲一個數字 0 或者 1，但是量子計算機一個計算單元可以同時存儲兩個數字 0，還有 1 。假設兩臺計算機都只有 10 個計算單元，普通計算機最多只能組成一個十位數的數字。

而量子計算機就能組成 2 的十次方的數字，所以說它就能處理 1024 個數據，而速度就比普通計算機快了 1000 倍，所以谷歌量子計算機和普通的相差 15 億倍的數據，就是因為它採用了 53 個計算單元。簡單來說普通計算機只識別兩個數 0 或者 1，量子計算機可以是，三個數 0 1 還有一個 0 1 的混合態，所以量子計算機比普通計算機提高了一個維度。

從某個角度來說，量子計算機的結構和人腦是一樣的，人的大腦是三維構成的，現在的普通計算機無法模擬人腦的原因，就是因為它缺少一個維度。我們經常說電腦始終無法學會人的一些東西，比如說想像力或者情感等等。

原因就在於它沒有第三種狀態，因為量子計算機具備第三種狀態，所以使用它製造出來的人工智慧就有可能產生真正的智慧和情感。它甚至可能會做夢，也可能有創作力，反過來說，人腦也屬於另一種結構的量子計算機。

它每天都在進行著大量的計算，從我們每天睜開眼的那一刻開始，周圍的景象就全部被記錄了下來，這種速度絲毫不亞於任何的計算機。

美國有一個腦科學研究專家，他發現人腦裡有一個特別神奇的情況，目前生物學界通常的認知是人腦就是由神經元和神經網絡組成的。那麼如果我們刺激了人腦的某個神經元，這個信號需要傳到人腦裡另一個神經元的話，就需要通過神經網絡了。

在這個傳輸過程中，所有的神經元都會被激活，但是事實上他們做的實驗發現並非這樣。當刺激人腦的一部分神經元時，雖然另一部分也有反應，但是中間的神經網絡卻絲毫沒有表現，這個實驗就得出了一個結論。他們認為人腦具有量子的這個糾纏狀態，不會因為刺激一部分神經元而導致整個人腦都會產生連帶反應。

但信息到底是怎麼傳送到另一個部分的，現在科學家還沒有得出結論，而且人腦最不可思議的地方就是它是整個身體中結構最簡單的一個部分。其餘的人體器官都相當複雜，裡面就像一個精密的機器一樣。但只有人腦依靠神經元和神經網絡組成，我們所有的科技如今都在向量子方向發展，甚至有可能未來會產生量子虛擬世界，但裡面的量子計算也會產生智慧。但無論如何，它終究是要被限制在某一個範圍內，就像人類被限制在宇宙當中。但如果我們真的有一天能夠突破二維，把量子計算機進化成三維的人類智慧，那麼世界也將會發生巨大的改變。

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