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量子计算机破晓：计算速度提升1亿倍

2017-02-07 22:37阅读：

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量子计算机破晓：计算速度提升1亿倍

即便谷歌与美国宇航局已经取得突破性进展，但谷歌量子人工智能实验室负责人也表示，要将这项成果转化成实用技术还需要一段时间。


(图为D-Wave量子计算机)

美国时间12月9日谷歌量子人工智能实验室宣布量子计算机最新进展：在两次测试中D-Wave 2X的运行速度比传统模拟装置计算机芯片运行速度快1亿倍。

这项突破性的成果也打破了业内对于量子计算机真伪的存疑。这次，谷歌和NASA一同证实了量子计算机的可操作性。

2013年，谷歌从D-Wave系统公司购买了一台量子计算机，并与NASA共同开展量子计算机的研究项目。事实上业内对于量子计算机是否真正能够投入商用存在多方质疑，D-Wave系统公司自2007年推出首台量子计算机开始就备受争议。一些学者认为由于量子形态并不稳定，量子计算机只是在理论层面可行，加上能够运用量子计算的算法有限相对编程也较传统计算机难度更大，因此并不具备可行性。

即便谷歌与美国宇航局已经取得突破性进展，但谷歌量子人工智能实验室负责人也表示，要将这项成果转化成实用技术还需要一段时间。

D-Wave的黑科技

谷歌这台量子计算机D-Wave 2X从加拿大量子计算公司D-Wave手中购买。这家公司早在2007年就宣布研发出量子计算机，并在2012年获得亚马逊创始人Jeff Bezos与美国中情局旗下投资机构In-Q-Tel的投资。

但一直以来业界对于D-Wave所生产的量子计算机是否能够最终实现还存在争议。一部分学者认为，对于量子计算机的假设过于玄幻，事实上，计算机还有许多需要克服的技术问题，比如量子的不稳定性决定信息状态不稳定，这将影响到计算的准确性。

今年8月，D-Wave公司发布了2X系统，其中运用了1152 Qubit的架构(对比第二代系统多了640 Qubit)，
这也是谷歌和NASA阶段性成果研发所运用的系统。

对比之前的系统，研发团队重点从提升量子的运行速度转移到保持量子稳定性以提升性能上。

与传统计算机有什么不同？

量子计算机与传统计算机最大不同之处是运算方式的不同。相较于基础的计算单位不同，传统的计算单位是bit(比特)，也就是我们常说的二进制中的0和1，这是计算机所能够辨认的最小信息单位，根据不同的组合排列能够蕴含复杂的信息内容。

传统的运行方式就像一群七岁的小朋友组成的小组，每个小组只需要运行一部分简单信息，最后再把这些信息运用算法(相加或者相乘)来组合成新的信息，因此当给计算机抛出一个问题，计算机要对多种信息组合方式进行验证，来算出正确答案。以往的方式只是在于加快计算机的组合运算速度。

量子计算机蕴含信息的最小单位被称为(Qubit)，是通过了“囚禁”原子技术，降低原子温度让原子保持量子形态。

这些量子的最大特点是其包罗万象，一个量子能够同时代表0和1，这视用户所要提取信息而定。

这种设置从根本上提升了计算机的运行速度。按照传统算法，当用户需要提取某一个词组信息或者需要解决一个问题时，计算机要先把所有可能性列举出来并验证一遍才能得到正确的信息，而量子计算机能够直接计算并提取出相应信息。

提高运行速度能做什么？

在电影《模仿游戏》中，Alan Turing发明了图灵计算机减少排列信息组合时间，破译德军加密信息，让二战提前至少两年结束。而在图灵研发计算机的时候政府当局并不看好，认为通过计算机来验证排列组合是天方夜谭。

可见提升计算机运行速度能够带来突破想象的改变。

量子计算机最大的功能莫过于大幅缩短提取用户所需信息要用到的时间，因此能够用于解决一些目前悬而未决的问题。比如传统计算机花费上万年才能计算出来的算式，对于量子计算机来说可能只需要短短几秒钟的时间。因此，量子计算机最大的用途可以说是帮助提升科学研究的质量，比如帮助解决广为人知的组合优化类问题，包括基因序列分析和蛋白质折叠的风险分析等。

即便克服量子稳定性的问题，量子计算机在实际落地推广方面也会遇到一些实质问题，最大的障碍是，并不是所有的算法都能运用量子计算机，以及对于程序员来说，要掌握一套比现有算法更为复杂的编程方式。

量子计算被认为是解决计算的临近物理屏障，但其运行背后的物理学是一门非常复杂的问题，谷歌量子人工智能实验室负责人也认为有未来还将面临更多的工作：“虽然这些结果是有趣和非常令人鼓舞的，还有更多的工作要做转向量子增强优化成一门实用技术。”

同时，谷歌还表示，最新的进展结果将对进一步商用以及解决有关机器智能的任务有所帮助。

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