谷歌的量子计算机将如何改变世界？

2017 年 10 月 17 日 全球人工智能 Jack Nicas

“全球人工智能”拥有十多万AI产业用户，10000多名AI技术专家。主要来自：北大，清华，中科院，麻省理工，卡内基梅隆，斯坦福，哈佛，牛津，剑桥...以及谷歌，腾讯，百度，脸谱，微软，阿里，海康威视，英伟达......等全球名校和名企。

Hartmut Neven相信存在平行宇宙。最近有一天上午，在谷歌公司(Google)洛杉矶办公室外，这位53岁的计算机科学家向记者介绍了量子力学（原子和粒子物理学）如何支持所谓的多元宇宙论。Neven指着摆放在他与记者之间的录音设备称：“我们所看到的只是该设备的一个经典形态，但在我们目前无法感知的某个地方，该设备还以其他的形态存在。”据Neven称，这不仅适用于录音设备，而是适用于所有实体物件。他表示，即使像人类这样的系统，在平行宇宙中也存在人类所有个体的一个不同形态。

操着浓重德国口音、喜欢穿粉色Christian Louboutin牌铆钉鞋的Neven主导了谷歌一些最具开创性的项目，包括图像识别软件和谷歌眼镜(Google Glass)等。尽管没有在消费市场上取得成功，但谷歌眼镜开创了头戴式计算机的先河。Neven面前的任务可谓他职业生涯中最复杂的任务：根据量子力学的奇特法则建造一款计算机。

目前还没有关于量子力学的简短解释，但《Cliffs Notes》版的解释是这么说的：科学家已经证明原子可同时以两种状态存在，这种现象叫做态叠加。举例而言，单个原子可以同时出现在两个位置。

态叠加效应随着尺度的放大会变得更加不可思议。由于一切物体都是由原子组成的，一些物理学家推测，所有物体都能以多维形式存在，就像Neven说的，存在平行宇宙的可能。

即使爱因斯坦(Albert Einstein)也无法理解这些。这位诺贝尔物理学奖获得者说，支撑量子力学的概念从根本上存在缺陷。而在他之后，科学家已经反复并且确凿地证明了这一理论。

这些原理是下一场计算革命的依据。在加州圣巴巴拉郊外一个堆满冲浪板、潜水服和原声吉他的小实验室里，Neven与20多位谷歌物理学家和工程师正在利用量子力学原理建造一台可能有惊人力量的计算机。一台可以信赖的大型量子计算机可能颠覆从人工智能到化学的很多行业，加快机器学习以及新材料、化学品和药物的研制。

全球企业和大学正竞相打造这类计算机，Alphabet Inc. (GOOG)子公司谷歌似乎走在了前沿。明年年初，谷歌的量子计算机将面临决定性考验，它将解决一道一台传统计算机需要花费数十亿年才能解开的难题。如若成功，将意味着“量子霸权”的建立，这是量子计算机以往无法跨过的一道门槛。计算机科学家称，这将是一个里程碑，标志着计算机新时代的到来，以及所谓的“古典时代”的终结。

大众汽车(Volkswagen AG, VOW.XE)正在测试由加拿大公司D-Wave Systems Inc.生产的量子计算机。这两家公司3月份表示，他们利用北京1万辆出租车上的GPS数据编制了一套算法，能够计算出抵达机场最快、交通最顺畅的路线。D-Wave称，一台传统计算机需要花费45分钟才能完成这项任务，但其量子计算机只需不到1秒。

这样看来D-Wave似乎已经胜出，但该公司售价1,500万美元的2000Q型量子计算机只适用于范围很窄的数据分析，包括前面提到的大众汽车的测试。尽管2000Q拥有2,000个量子比特（科学家警告说，这个数字不应拿来与通用量子计算机作比较，比如谷歌的量子计算机），但还没有达到量子霸权的地步。D-Wave总裁Bo Ewal表示，设计2000Q的初衷并不是用它来找到最优方案，而是在短期内找到一个足够好的方案。

并非所有人都热切期盼精确的巨型量子计算机的到来。从信用卡交易到即时信息等一切事物的加密都是由一种因数分解的算法（即反向乘法）完成的。一个非常庞大的数字（比如长度达到几百位的数字）可以作为加密数据的锁，而这个数字的两个质因数则是钥匙。所谓的公钥加密被用来保护健康档案、在线交易和大量其他敏感数据，因为一台传统计算机要想找到这两个质数将花费数年的时间。但在理论上，量子计算机几乎可做到“立等可取”。

企业和政府正在忙着为一些人所称的量子元年 (Y2Q) 做准备。在量子元年，一部精确的大型量子计算机将问世，一些专家预计那将是在2026年前后。届时，人类守护最严密的数字秘密可能变得不堪一击。

量子计算机竞赛的主要推动力是其颠覆整个行业的潜力。专家们认为，量子计算机近期最大的希望是为机器学习、人工智能以及相关行业注入超能量。机器学习和人工智能是当前迅速发展的两个领域。谷歌的Neven称，他预计10年内所有的机器学习都将在量子计算机上进行。

今年早些时候，这场商业竞赛急剧升温。5月份，IBM发布一款16个量子位的芯片，这对通用型量子计算机来说具有里程碑的意义。之前一天，一个行业组织公布了对谷歌量子硬件主管John Martinis的采访。Martinis在采访中不小心透露了谷歌有一款22个量子位的芯片。