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探索量子計算的奇妙世界

  • 發佈時間:2015-08-05 04:29:34  來源:浙江日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  本報記者 李倩

  地球與開普勒452b星球之間,或許只差一個電腦的距離。

  來自中國的科技公司和全球最頂尖的研究院開始涉足下一個可能改變世界的技術領域——量子計算。它的計算速率是目前世界上最快的超級電腦天河2號的百億億倍。

  一座穿越未來的實驗室

  7月最後一天,阿裏首席技術總監王堅代表阿里巴巴集團與中國科學院潘建偉院士共同為一個可能改變世界的項目揭牌,“中國科學院-阿里巴巴量子計算實驗室”正式在上海成立。雙方將攜手做一件充滿科幻色彩的事:顛覆摩爾定律,探索超越經典電腦的下一代超快計算技術。這項技術是包括星際穿越在內,所有科幻故事得以實現的基礎。

  由此,阿裏也成為繼谷歌、微軟及IBM後的首個涉足量子計算的中國科技公司。

  或許是因為高溫的天氣,在場見證這一切的學者、官員以及阿裏技術團隊,幾乎每個人臉上都有一絲亮晶晶的閃光。

  潘建偉的感慨,來自於終於找到了“理想主義”的同伴。在過去十餘年間,中國科學院在量子資訊技術方面一直處於國際先進水準,相關研究團隊的成果曾多次入選美國物理學會、歐洲物理學會、《自然》雜誌、《科學》雜誌等國際機構評選的年度重大進展。美國國防部在近期發佈的2013至2017年戰略諮詢報告中,提到全球最頂尖的6家量子通訊研究機構中,中科院也位列其一。

  但在學術界,科技與科技成果轉化是兩張“皮”,大量投入未必能帶來收益和回報,對前沿技術的探索往往被稱為死亡之谷。“科學界需要有企業來參與産品轉化,快速推廣並投入應用。但大部分企業開口都是三年內能給我掙多少錢,願意用更長的時間和付出來做更有永恒價值的事,很少很少。”把目光投向阿裏,潘建偉説是受到馬雲投資足球隊的啟發:“馬雲投資恒大時説,砸錢並沒指望掙錢,日後中國足球能靠實力進入世界盃,就值了。”

  循著同樣的投資邏輯,中科院開始和阿裏接觸。“我們很幸運,杭州離上海近,得到了這個機會。”王堅對因緣際會答得很謙虛。而事實上,互相“看對眼”更適用於描述這次合作。阿裏擁有全球最大的電子商務平臺、全球領先的雲計算平臺,以及大規模、多元化的業務場景,是催化量子資訊技術成熟商用的最佳合作夥伴。“我們還發現阿裏引進了幾個美國搞計算複雜度研究的,他們對演算法的架構研究,會極大簡化量子計算本身的研究,這是對我們的一個推動。”潘建偉在合作夥伴身上發掘到價值。

  一項打開新世界的投資

  照例有媒體以各種方式追問王堅,“阿裏願意出錢做量子計算研究,到底有什麼現實考慮?”“這項技術能給企業帶去多少産值?”

  這反倒讓他有些不解:“你們真的想太多了,真的沒有現實考慮,我們説要合作15年,實際上就是一個沒有限期的事,大家根本不知道結果是什麼。我們最有可能看到的一件事情,不是因為世界上有其他一個機構告訴我們這件事情怎麼做,這件事情目標沒有達到。是靠我們努力把這件事情達到。所以你想也不可能,還不如不想。”

  實際上,王堅從來都是“現實世界”的局外人。一定有很多人對2012年阿裏雲年會上的一段視頻印象深刻。在畫面裏,獨自站在舞台中央的王堅失聲痛哭。在這一年,阿裏雲平臺首次亮相雙十一,經受住了暫態巨大流量的考驗,實現了零故障、零漏單。

  在執掌阿裏雲的5年時間裏,王堅頂著來自內部和外部的各種巨大壓力和質疑,從一開始就放棄了使用美國開源系統,而是要研發自己的作業系統,把一個當時如天方夜譚般的“飛天”計劃,變成了如今人人信奉的“大數據、雲計算”,阿裏雲也成為真正意義上的公共雲計算服務平臺,並觸發了金融、民生、智慧城市等眾多領域的變革。

  這期間,有內部技術人員拍桌子罵他大忽悠,有人揚言要讓他成為第一個被公投幹掉的CTO,連馬雲都坦承,“公司好像要分家了似的,兩撥人拍著桌子吵,我也聽不懂他們在吵什麼。這個事能不能做成,我當時心裏也發虛。”

  這一次,他又一頭扎進了另一項“超現實”的項目,合約一簽就是15年。

  在由上海開回杭州的汽車上,王堅靜靜回想了一遍所有的詢問,又理解了媒體對“現實效益”的執著:“你們一定是把這個項目想得太簡單了,以為這是研發一個新技術,所以談産值談回報,但量子計算是打開了一個新世界啊。”

  一幅科幻大片般的願景

  量子計算到底有多牛?

  今年3月,潘建偉在美國見到微軟之父比爾·蓋茨,後者大方透露了自己的投資經:“我投的每一個項目,我自己都要能搞明白,唯獨量子計算,我不懂,但還是要投。”

  微軟的量子電腦計劃已進行了多年,其研究組Microsoft Station Q正在開發新型量子比特。因為能夠為未來大數據時代的資訊挖掘提供解決方案,外國政府、軍方和大型企業對這一戰略性領域都給與了高度關注和強力支援。2013年,谷歌與NASA、加州大學芭芭拉分校聯合成立了量子人工智慧實驗室;2014年,IBM宣佈未來五年投資30億美元開發量子計算等下一代計算技術。

  從理論上講,量子電腦是一種遵循量子力學規律,進行高速運算、存儲及處理量子資訊的物理裝置。而根據聯合實驗室的研究計劃:預計到2025年,量子模擬將達到當今世界最快的超級電腦的水準,初步應用於一些目前無法解決的重大科技難題;到2030年,研製具有50至100個量子比特的通用量子計算原型機,突破大規模量子電腦的晶片工藝,從物理層設計、製造,到演算法運作實現自主研發,全面實現通用量子計算功能,並應用於大數據處理等重大實際問題。

  這意味著,通過10年到15年的努力,構建出新一代的量子電腦,這臺量子電腦的速度將比目前全球速度最快的超級電腦天河2號快百億億倍。百億億倍是什麼概念呢?如果按中國10億人口計算,百億億倍,每個人就能夠分到10億台天河二號為你服務。

  由此來看,網際網路巨頭紛紛佈局量子計算,除了必須有的理想主義,其實也不乏應用場景。這種超快速度可能徹底改變所有行業。

  如果人們把這種量子電腦運用到監控領域,它可以瞬間在數據庫中掃描60億地球人的臉,並實時辨別出一個人的身份;它也可以更精準地顯示惡劣天氣會在何時何地出現,人們可以提前得知颶風等災難來襲,並有額外時間拯救更多生命;數以萬億計的分子組合模式可以在最短的時間繪製成功,並迅速確定最有可能生效的組合,這將大大節省藥物研發成本和研發時間;空中和地面交通控制的工作量也將大大簡化,因為它們善於迅速計算出最佳路線。

  當然,它也可以應付太空望遠鏡獲得的更多數據,併發現更多係外行星,幫助迅速確認哪些行星最有可能適合生命生存。

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