微软、Google、IBM重金布局,量子计算与我们十年后的世界

摘要

不要只关心明天的天气,眼光要放到下一个季节。

十年后的世界会是什么样子?

如果回望历史,我们会看到在人类社会发展的每一个转折性节点上,都伴随着关键技术变量的出现,从而孕育出一场重要的技术变革,彻底改变人们的生产力和生产方式。

1769 年,经历了无数次失败,瓦特终于研制出了世界上第一台单动式蒸汽机,这一发明直接使人类的生产力出现了历史上从未有过的爆炸式发展。

随后不到百年,西门子又造出了发电机,电的产生无疑改变了我们每个人的日常生活,尤其是交通和通讯。我根本无法想象,没有电的话这座城市要如何正常运转。

再然后的事情大家都知道了,作为 20 世纪最伟大的发明之一,计算机和互联网不仅改变了整个社会的生产方式也改变了人与人之间的联结。


从 ENIAC(世界上第一台数字电子计算机)开始,人类的计算水平终于产生了一次质的飞跃,过去那些我们难以解决的学术问题,都有了向上推进的可能。不仅如此,计算能力的提升也可以大大加快各个学科的发展进度。可以说,近 50 年来所有的科学技术发展,计算机在背后都居功至伟。

然而,70 年过去了,支撑计算机不断向前发展的摩尔定律正在慢慢走向失效的边缘。人们迫切的想要知道,下一个能够改变世界的变量会是什么?量子计算就在这个时候出现了。

在世界被改变之前,你首先要知道量子计算是什么

说起量子这个概念,最先映入人们脑海的大概就是月初我国成功发射的那颗量子通信卫星「墨子」,「墨子」的成功使所有人开始畅想,未来那个由量子通信技术所构成的无坚不摧的网络世界到底是什么样的?

然而其实与量子通信这面「盾」所对应的,还有一只号称能够轻易攻破任意密码的「矛」——量子计算。

可以说量子计算才是推动量子通信发展的那一股关键力量。一旦量子计算有所突破,那么现阶段世界上的一切密码都将形同虚设,彼时只有量子通信才能保护信息安全。这种互为矛盾的状态,也成为了促使双方不断向前发展的动力。

有人曾说,如果把量子计算机的运算速度比作火箭的话,那今天的超级计算机充其量只能是一辆老式的二八自行车。

按照中科院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心的成员张文卓的话说:「如果一台量子计算机的单次运算速度达到目前民用电脑 CPU 的级别, 那么一台 64 位量子计算机的速度将是目前世界上最快的『天河二号』超级计算机的 545 万亿倍!」

更直观一点说,如果按照这样的运算速度求解一个亿亿亿变量的方程组,「天河二号」需要 100 年,而万亿次的量子计算机理论上只需要 0.01 秒。

听起来是不是不明觉厉?那么,量子计算到底是什么?

简单来说,量子计算机是就用量子比特作为运算单元的一种计算机,它具有天然的并行计算能力。一个经典比特只存在 0 或 1 两种状态,而一个量子比特不仅可以处于 0,1 两种状态,还可以处于 0 和 1 的叠加态。理论上,250 个量子比特的存储器就能够同时存储比宇宙中的原子数目还要多的数据,这就是量子计算机拥有巨大并行运算能力的原因。

技术变革的重启

在科技领域,人们并不信仰量变形成质变,一场彻底的「根本性创新」通常具备颠覆产业格局的力量。而我们却正面临着摩尔定律走向失效的边缘,原有的技术系统也正在失去从局部产生根本性创新的可能性。

下一场伟大的技术变革会在哪里?

量子计算的出现便是这样一场彻头彻尾的技术变革。

在大部分人眼中,过去的 50 年,应该是科技最为飞速发展的 50 年,而在中国人眼中这种跨越式的技术大迈进尤为明显。但如果透过表面的喧嚣向里看,就会发现技术增长的步伐其实早就慢了下来,无论是生物医疗,还是材料化学,亦或是宇宙探索,放眼四周,很多关键性的技术已经很久都没有什么突破性的进展。


问题出在了哪里?

其实,过往的每一次技术突破和产业变革都离不开一件事情——计算能力的突破。如同当年 Intel 突破了芯片的计算能力,大大缩小了芯片体积,于是便带来了 PC 的大规模普及。而高通在手机芯片计算能力上的探索直接引发了智能手机的大爆发。

现在的我们走到了一个计算能力的瓶颈阶段,模式创新也比技术创新显得更为活跃。但我们却比以往任何一个时候更需要寻求突破。我们所关注的无人驾驶、人工智能、虚拟现实等新技术、产品甚至产业,无不依赖于计算能力从底层的推动。一旦计算能力得到释放,很多问题都将迎刃而解。

而量子计算带来的就是一场关于计算能力的变革,并且是一场百万亿倍大跃升。更可怕的是,它的到来或比我们想象中的要快的多。

从技术到商业:巨头的野心

微软全球执行副总裁沈向洋曾预测,量子计算将在 15 年内完全实现产品化。而这背后,其实是微软在量子计算上的愿景。

在微软研究院,量子计算一直都是最大的投资领域,甚至比 AI 还要受到重视。早在 2006 年,微软就在加州大学设立了 Station Q 研究组,专门进行量子计算相关项目的研究。为了加快项目进展,还引入了许多外部人才,包括曾领导过多个英特尔处理器设计的 Douglas Carmean。

(Station Q 团队成员)

当然,对微软来说,研究量子计算和研究 AI 其实并不冲突。众所周知,人工智能的自然语言学习、推理和预测等任务都离不开强大的计算能力,而这种程度的计算量对量子计算机来说完全是小菜一碟。

和微软同期,Google 也开始了量子计算的相关布局,2013 年,Google 宣布和美国国家航天局(NASA)联合成立量子人工智能实验室专门研究量子计算机,两年后,Google 既宣布发现一种名为量子退火的技术将使量子计算机的算法模式得以实现。

(D-Wave,由创业团队建造的世界首台商用量子计算机,后和微软量子人工智能实验室合作)

而今年 5 月的时候,IBM 甚至宣布会将公司的量子计算机介入云端服务向大众公开,用户登录后将能够使用一台 5 量子位的量子计算机以进行算法或实验模拟。相关负责人在接受采访时还指出 IBM 希望在未来几年内开发出可用于量子计算机的实验芯片。

(IBM 发布的量子计算云服务软件页面)

除了大洋彼岸的巨头们,在中国,阿里巴巴也联合中科院建立了「中国科学院-阿里巴巴量子计算实验室」,重点开发新一代量子计算机。

这是一场堵上了未来的赛跑,而有资格上赛道的都是那些提前许久就做出了准备的人。

在沈向洋看来:「一家公司要能够做持续创新,就一定要有这样的目光,要去想十年、二十年以后会发生什么事情。」

只关心明天的天气是不行的,眼光要能够看到下一个季节。

3ef06c6c3cc0e4d1cbab6d8646c57783_meitu_9.jpg(左为微软全球执行副总裁沈向洋,右为极客公园创始人张鹏。摄影 / 王晨)

沈向洋很喜欢用 Skype Translator 来说明搞产品创新一定要耐得住寂寞。Skype Translator 是一项基于 Skype 机器翻译功能的技术,其实该技术早在 25 年前就已经动手研究,10 年前开始认真去做,5 年前正式立项,但是直到一年半前才提出产品化,随后和 Skype 合作将其融入进去,目前可以翻译包括中文在内的 8 种语言。这样的产品很难一蹴而就,必须要有长期的科研投入。

通常,人们会对一种新的技术充满疑虑,那是因为他们在旧的范式上投入了太多。但是,一旦企业家发现了新范式的巨大潜力,就绝不会吝啬资源。因为他们知道,如果新的范式真的可以创造未来,那么采用旧范式的企业必会遭到毁灭打击。

而对于量子计算来说,它不仅是运算能力、运算速度的提升,更是一种全新的计算方式。虽然现阶段这项技术还处于烧钱的研发阶段,但谁又会知道,从金字塔的技术基石逐级而上,攀至商业顶峰的速度能有多惊人呢?

后记

今时今日,越来越多的中国企业开始出海,越来越多的中国资本开始全球投资,在这个新的大航海时代中,新一代的中国创业者需要的到底是什么?视野,眼界,更重要的是丢掉对路径的依赖,放下探索未知时的恐惧以及去关注五年之后可能的未来。

9 月 7 日,极客公园将开启一年一度走进美国的「超频之旅」,我们将带着腾讯创始人之一张志东,大众点评创始人张涛以及数位国内创业公司 CEO 一起前往西雅图、旧金山和洛杉矶,深入 NASA、微软和 Google,去深入「新地平线号」背后,了解量子计算的最新进展以及微软神秘的产品军火库,去探访将在 VR 领域带来变革的 Google Daydream,也去与前沿科学家探究引力波到底意味着什么……

从 9 月 8 日起,极客公园的微信公众号每天会与大家分享我们的见闻,我们也会在北京时间每天晚上 10 点半在斗鱼直播平台(房间号 673484)为大家直播我们每日的收获。比起明天的天气,我们更关心的是下一个季节,我们相信,人群之中,你也如此。

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