從量子戰(zhàn)略談量子理論奠基石
筆者:量子科技將是引領這個時代的弄潮兒??幢疚闹埃柘攘私庖粋€故事一群國內技術專家找不到機器的問題,一個德國專家只在機器上畫了一個圈就解決了問題。這跟國內畫龍點睛典故有些類似。筆者接下來講的價值就在這里,如果是研究量子技術多年的朋友肯定會如獲至寶。如果你看不懂,或糾結在量子技術本身的知識結構,只能說明頻道不同,就當看熱鬧吧。
量子計算是真科學,還是偽科學?
量子計算機一經問世引起世界震驚,而完成這一項目的是一群90后,到底是江山代有才人出,還是欺世盜名的鬧劇呢?我們就從學術理論根本探究量子計算研究有沒有科學價值。
第一點,理論的產生源自于假設,是人類面對問題的一個構想。一個理論的好壞,取決于是否給人類帶來長遠的利益,而不取決于短期利益,短期利益自有其運營者。作為科學,它就是著眼于未來世界的。
第二點,是否有現(xiàn)實意義,假如對當前一無是處,研究就沒有必要了,它不同于短期利益的關注,而是現(xiàn)實需要的考量,假如真的對現(xiàn)在沒有意義,那么就可以留待后人研究。
第三點,是否關系到人類的福祉,理論要求是再生性的不能是毀滅性的。
量子計算符不符合這希望前提,目前來看都是符合的。它源自于現(xiàn)代量子理論假設,用量子的多態(tài)性取代單一性可以更好的展示復雜的計算問題,這個假設無疑是有價值的,就有了研究的必要。盡管這個動態(tài)的空間存在不穩(wěn)性,比起計算機0和1構建的穩(wěn)定的編碼機器,存在很大的誤差和不確定,正因為如此才有研究下去必要。
“九章”量子計算機原型是專項任務機器,它在解決高斯玻色取樣概率問題上,實現(xiàn)“量子優(yōu)越”,實際是利用光子模擬了抽樣調查樣本,推演出結果。例如,傳統(tǒng)計算機是依靠0和1,不斷沿著既定路線推演目標,每條路都踏踏實實的走一遍,而量子計算就好比孫悟空拔出一撮76根猴毛一吹,76個小猴子奔向76個方向,理論上這要比一條路一條路走要快達到目的地。
當然,這也不是一般人能完成的,它是一個世界級難題,首先你得獲得光子,而且可以控制光子為我所用,光子是比細胞要小無數(shù)倍的物質,肉眼根本無法看到,而科學家們利用特制的機器,獲取到光子并控制他們的有效路徑,然后在獲取他們的“計算”結果(用‘演示’形容較形象一些),捕獲最終的光子,完成對結果的確定。而這個結果是存在誤差的,所以下一步就是要重新定義這個誤差或控制這個誤差,使得這個誤差可以被有效利用。
在我看來,量子計算可以和傳統(tǒng)計算相輔相承,如果只是一味的研究量子的動態(tài)空間,必然沒有多大的實用價值,任何變化的事物,不能是永遠的動態(tài),只能是相對的動態(tài)。量子計算,如果只強調它的靈活性,多態(tài)性,空間性,那么勢必使得計算機永遠處于實驗室之中,無法實用,而最終失去其科學價值。
量子計算必須將這種多態(tài)性用特定標準確定下來,做為功能疊加的基礎,比如,一個九章標準算力是多少,一個九章標準代表解決了什么問題。只有從原理上普遍被人們接受,這個量子才是可以有無限拓展的空間。好比有了一個標準的重量,才有后來的各計量學科發(fā)展。
量子態(tài),我認為就是一個不錯的標準單位,它表示(或定義為)一個光子的物理極限計量單位,從現(xiàn)有經驗來看100個量子態(tài)可以完成大于傳統(tǒng)計算機的特定模型演算結果。量子百態(tài),量子千態(tài)已經足夠當前人類的需求。量子萬態(tài),量子億態(tài),量子兆態(tài)那更是驚人的算力。試想如何捕捉到一兆個光子為我所用,那是多么宏大的工程,一個光子的設備就如此復雜,一兆光子更是無法想象。
當然,這并非不可能,就好比手機芯片,以納米為單位來存儲晶體管一樣,人類若是把他做成“光子芯片”代替“硅芯片”,那么就會到達一個新領域。小小光子芯片,可以將視頻壓縮到若干個光子排序組合存儲起來,然后通過量子通訊在數(shù)千公里外重新成像,將流量壓縮到最低,或許一年的視頻就只需要數(shù)百個量子態(tài)來完成,而成本一毛錢都不用。屆時,中國移動,中國聯(lián)通,中國電信會不會是倒閉就難說了!這無疑在人們生活便利方面是極大改善。
因此,量子計算是有著光明前景的新生事物,還有待人們去探索開發(fā),服務于人類的社會經濟發(fā)展。
編者案:這里的量子態(tài)和物理量子態(tài)要區(qū)別看待。