爾定律已逼近極限，量子計算將帶領(lǐng)人類進入一個全新的領(lǐng)域。
近日， Google 在 arxiv 上發(fā)表了一篇關(guān)于量子計算機的論文，并宣稱他們的量子計算機在短短 6 秒內(nèi)就完成了世界上最先進計算機 47 年的計算量。 研究論文顯示， Google 最新 Sycamore 量子處理器從 2019 年 的 53 個量子比特飛躍到了現(xiàn)如今的 70 個量子比特。
需要說明的是，作為量子計算機的基本信息單元，量子比特數(shù)（英語：quantum bit）是評估量子計算機運算能力的一個重要參數(shù)。量子比特數(shù)越大，計算機中的組件就越多，能夠以指數(shù)方式執(zhí)行的計算就越多。
因此，新處理器量子比特數(shù)量的增加意味著其性能得到了成倍的提高，與此同時，論文也顯示，新處理器的穩(wěn)健性也大約是以前的 2.41 億倍。
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事實上，無論是「口頭」，還是「實際」，Google 從未放棄對量子計算機的研發(fā)。
早在 2019 年 9 月 20 日， Google 在 NASA 上發(fā)表了一篇關(guān)于量子計算機的論文，聲稱其研發(fā)的量子計算機在全球首次實現(xiàn)了「量子霸權(quán)」（即代表量子計算機能比傳統(tǒng)計算機更好地解決一個特定計算問題），成功在 200 秒內(nèi)完成了彼時最為強大的超級計算機 Summit 需要 1 萬年才能完成的計算。 當(dāng)時他們用到的正是由 54 個量子比特組成的 Sycamore 量子處理器，只不過有 1 個量子比特出現(xiàn)故障，處理器實際上只用了 53 個量子比特。
消息一出，引發(fā)了全球各界人士的關(guān)注，也因此引起了不少業(yè)內(nèi)人士的質(zhì)疑。IBM 科學(xué)家通過改進算法發(fā)現(xiàn)，同樣任務(wù)的理想模擬可以在 2.5 天內(nèi)完成，而且保真度要高得多。盡管在外行看來，可能這個結(jié)果并不理想，但對于量子領(lǐng)域的科學(xué)家而言依然意義重大，因為其第一次直觀地展示了「量子霸權(quán)」的威力。
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▲ 圖片來自：WSJ
時隔五年后，以超級計算機為代表的傳統(tǒng)計算機也獲得了井噴式發(fā)展。
在 2023 年 6 月發(fā)布的最新的超級計算機排名榜單中，第一名是由美國 AMD 和 HPE Cray 聯(lián)合制造的 Frontier 超級計算機，理論最大吞吐量達到 2 exaflops，即每秒兩次 quintillion 計算， 這意味著其計算能力達到了 Summit 超級計算機的十倍。
但在量子計算機的降維打擊下，「再粗的蚊子腿也拗不過大象」，二者之間的差距也變得愈加懸殊。
Google 研究團隊稱，F(xiàn)rontier 超級計算機需要 6.18 秒即可匹配 Google -53 量子比特計算機的運算結(jié)果，而匹配 Google 最新研制的量子計算機，F(xiàn)rontier 超級計算機至少需要花費 47.2 年。
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劍橋量子公司 Riverlane 的 CEO Steve Brierley 更是將 Google 的進步稱為一個「重大里程碑」，補充道：「關(guān)于我們是否已經(jīng)達到或確實能夠達到量子霸權(quán)的爭論，現(xiàn)在已經(jīng)解決了?！?/font>
不過初創(chuàng)企業(yè) Universal Quantum 的 CEO Sebastian Vettel 也表示：「量子計算機需要展示更多實用功能。」
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▲ 圖片來自：Funstec
作為參考，以下便是 Swarma Club 整理的 8 個關(guān)于未來量子計算機的具體應(yīng)用：
在藥物領(lǐng)域，使用量子計算機或許可以根據(jù)病毒在不同人群中的傳播途徑，精準預(yù)測它們的變異方向并提前設(shè)計出特效藥。 在密碼學(xué)領(lǐng)域，破解 1024 位長的 RSA 算法，傳統(tǒng)計算機可能需要幾十萬年，而用一臺 512 量子比特的量子計算機理論上可以做到 1 秒破解。 在生物領(lǐng)域，通過量子計算機整合基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、代謝組和表型組的多套數(shù)據(jù)，重新定義一個物種是未來的研究重點和難點。 在天氣預(yù)報領(lǐng)域，使用量子計算機能大幅提高對天氣預(yù)報的實時測算，進而大幅提高預(yù)報準確率和延長預(yù)報天數(shù)。 在自動駕駛領(lǐng)域，汽車上配備量子計算機，能夠精準測量和運算出安全和舒適的駕駛場景所包含的要素。 在輔助設(shè)計領(lǐng)域，量子計算機通過連接人腦，將人腦所想畫面呈現(xiàn)于屏幕上，然后通過簡單的選擇，即可完成專業(yè)水準的設(shè)計。 在財務(wù)管理領(lǐng)域，量子計算機運算各類變量和參數(shù)，從而預(yù)測一個巨復(fù)雜系統(tǒng)的走向，甚至能夠測算出金融風(fēng)暴發(fā)生的概率，做到未雨綢繆。 在生物演化領(lǐng)域，使用量子計算機或能建立時間分辨率為年、甚至天級別的地球歷史。
當(dāng)然，關(guān)于量子計算的應(yīng)用還有很多，如果想體驗更多具體落地的應(yīng)用，不妨給予其成長足夠的時間，屆時我們都將在未來一一嘗試。 | 
發(fā)表于 2023-7-18 09:59:42
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