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“量子时代”到来,你准备好了吗?

 2020-09-30 17:31  来源: A5专栏   我来投稿   智能相对论的个人主页 撤稿纠错

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你听过“量子技术”吗?或许听过,但也或许仅仅停留在听过。

9月26日,百度举办了一场以“不可估量——百度量子计算科普课堂”为名、以量子计算为话题的直播活动,百度研究院量子计算研究所所长段润尧教授、中科院计算所研究生王子和B站知名科普类UP主汪振兴在百度APP上三方互动直播,为年轻人深入浅出地上了一节量子科普课。

这场超过15.3万人观看的直播,不仅全方位展现了百度在量子研究领域不断探索的坚定决心,也告诉大家“第二次量子技术革命”真的来了。

(百度不可估“量 ”—量子计算科普课堂”直播现场)

关于“智商税”,“量子技术”表示不背锅

说“第二次量子技术革命”要来了绝不是危言耸听,仅仅一个九月,量子技术就动作频频——9月12日,首个国产超导量子计算云平台在合肥上线;9月15日百度发布国内首个云原生量子计算平台量易伏,并提出了“⼈⼈皆可量⼦”的愿景;9月22日,在北京举行的2020创新之源大会上,清华大学副校长、中国科学院院士薛其坤在主题演讲中深度剖析了未来量子技术。

究竟什么是“量子”?“量子”一词来自拉丁语,意为“多少”。量子理论在当时太具有革命性,以致物理界多年没能接受。直到一批科学家门使用量子理论完成其他研究后,如爱因斯坦用量子理论去解释一种叫做光电效应的现象,玻尔在运用量子理论成功地研究出一种描述原子结构的新方法,量子理论的概念才被广泛接受。

在百度量子计算科普课堂上,段润尧接受介绍说,很多⼈觉得量⼦离我们还⽐较遥远,事实上,从⽐较宏观的⻆度去看其实我们就活在⼀个量⼦世界⾥⾯,“因为我们描述这个世界⽤的就是量⼦⼒学,量⼦⼒学是⽬前为⽌我们对这个世界最准确的⼀个刻画。”

事实上也的确如此,大到量子卫星“墨子号”发射上天,小到医药、家电、化妆品,我们的生活其实离不开量子。这些年量子概念的火热,但也成为了少数无良商贩骗取钱财的工具。所以段润尧教授也在直播中提醒大家“现在有那么多⼈说⾃⼰在做量⼦计算,有那么多的所谓的量⼦的产品,但是我们如何去判断?所以了解量⼦的最直接的⼀个功能就是可以防⽌被忽悠。”

现在在某电商平台上搜索“量子”,你能看的跳出来的一大堆“量子睫毛”、“量子水杯”、“量子能量盘”等等产品,像一款“量子能量盘”,它的产品介绍说是“人类量子科技最高结晶”,可以抗衰老、改善失眠甚至是打通人体微循环。

对于这些产品,“智能相对论”只能说“我读书少,你别骗我”。

这也确实体现出有系统地去了解一些关于“量子科学”知识的必要性,正如段润尧教授所说的“至少知道⼀些概念之后,可以判断哪些事情是可能的,哪些事情是不可能的,也就可以保护好⾃⼰的隐私和财富。”

走向“星辰大海”前,量子技术还要拐过三道弯

事实上,“量子技术,远没到达‘飞入寻常百姓家’的地步”,即便是在技术应用层面,理想与现实也有着巨大鸿沟。

段润尧教授在百度量子计算科普课堂的一番感慨切中了量子技术发展的现实,他说“从事量子计算研究20多年,有两个‘没想到’,一个是没想到20多年过去了,理想的量子计算机还没有造出来;另一个没想到是,没想到从当初从事量子研究屈指可数的人数,到如今出现了大幅增长。”

但即便研究人数出现了大量增长,但仍然还是不够,整体国内量⼦计算的⼈才依旧处于稀缺状态,目前来看制约量子技术发展的“三大因素”,技术人才的缺失占据首位。

在2018年时,纽约时报曾发表文章称“全球只有1000名左右的研究人员真正了解量子计算”。虽然不知道当时纽约时报是如何得出的这一数字,却也真实地道出了量子计算领域人才短缺、“伪量子研究”、伪量子应用鱼龙混杂的现状。

主要有几个原因,一是“量子计算”太过前沿,准入门槛高,难度大,因此就阻隔了大量学子投身其中的想法;另一个是因为“量子计算”距离商用还太过遥远,“市场价值”又绊住了大量人才。

不可否认确实如此,但量子计算却也关乎着国家科技发展甚至是国家安全,所以不得不重视,在许多企业投入其中以后,这一情况有望出现好转,企业方承担了部分人才培养的重担,此次百度“量子计算科普课堂”就是由百度研究院量子计算研究所所长段润尧教授携手科普自媒体柴知道以及来自中科院计算所的王子和同学,这样一个“年轻化”的搭配,就是因为百度希望可以引起更多年轻群体的共鸣,让年轻人感受来自“量子计算”的魅力。

“科普课堂”内容上,也是围绕大家关心的量子计算概念、优势、量⼦计算机的使⽤、应⽤现状和突破,以及对⼈们未来⽣活的影响等多个话题,由浅至深地呼应了年轻群体的喜好,为“人人皆可量子”打下坚实基础。

人才短缺之后则是资金短缺,真⾦⽩银的资源投⼊同样也⾮常必要。好消息是现阶段越来越多的巨头企业开始参与其中,国内像百度、华为等大企业都有了自己的量子计算研究机构,这就为量子计算的发展打开了很多可能性。

最后,则是“耐心”,可能很多人会忽略这一点常识,但“耐心”确实发展“量子计算”不可或缺的基本素质。

量子计算从诞生到现在,受制于各方面的原因,仍然处于研究阶段,即便是现在讨论量子计算的价值,也是在以未来10年、未来30年为单位讨论,所以“耐心”成为必不可少的基础素质。

“耐心”也成为了一个衡量部分企业决心的标准,还是以百度为例,其2018年就成立了“量子计算研究所”,基本上每年都有一定成果,像前不久发布的云原生量子计算平台“量易伏”也是国内首个将量子计算与云计算的深度融合的“量子计算平台”,算是将国内“量子事业”推向了一个新的高度。

同时也体现出百度立志成为“量子技术基础设施平台”的决心,在此之后“人人皆可量子”将不再只是愿景,以百度为代表的国内巨头企业,正在成为中国科研的中坚力量。

这无疑是个好事,量子计算的发展,就需要更多类似百度这类有资金有实力的玩家进入,共同推动量子计算的前进,正如此次百度所举办的“量子计算科普直播”,这样的活动显然不嫌多,也只有通过这类科普、讲解的形式,才能吸引更多有兴趣的青少年学子加入其中。百度研究院量子计算研究所所长段润尧教授在直播课最后说到“是不是我们在享受前⼈带来的成果之时,也想着为后⼈做⼀些事情改变他们的⽣活。希望直播结束之后,能有更多同学开始思考量⼦之道!”

虽然现阶段百度“量子计算”研究在国内处于领先,但只有形成你追我赶之势,量子计算才能真正获得长足发展。

Get“量子计算”,让我们看看它究竟能带来什么?

“量子计算”是“量子科学”中的另一个重要研究方向,在百度百度量子计算科普课堂中段润尧教授认为“未来量⼦计算是将和AI⼀样成为颠覆性效应的⽅向”。

所谓量子计算,是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式,与传统计算理论不同,它的运行基于量子比特,利用量子叠加和量子纠缠等独特的量子效应进行信息处理,可以极大提高计算效率,并克服了成本问题,也许将是迈向强人工智能的重要道路。

其影响规模可覆盖金融、医药、材料、生物技术、网络安全、人工智能等众多领域,因此,国内外科技巨头纷纷建立了量子计算实验室或者研究所专门发展量子计算技术。

具体而言,量子计算技术将会怎样影响技术变革呢?

首先,量子算法将取代一些传统算法,去完成一些“不可能”的任务。打个比方,使用传统计算的方式去解读“1+99”等于多少,答案将被很快呈现,但是反过来,如果问“100”是由哪些“元素”构成,答案可能是“1+99”也可能是“2+98”或者“50+50”,答案很多,且这个“100”还可以被无限放大,“10000”或是“100000000”,这对于传统计算而言就比较困难,若是使用量子计算,这些难题可能就会被迎刃而解。

这样一来,对于许多传统行业打破极限,或许就会起到重大助力,如百度发布的国内首个云原生量子计算平台“量易伏”,它就可以用于编程、模拟和运行量子计算机,为量子基础设施服务提供量子计算环境,可以用于量子化学模拟以及新药发现等诸多领域,也让“人人皆可量子”的愿景向前迈出了一大步。

其次,量子计算还将赋予人工智能突破性的改变,量⼦计算机⾮常善于做矩阵的运算,也就使得它可以⾮常好地去处理⼀些机器学习的问题。“机器学习”实际上已经存在了几十年或者也可以认为存在了几个世纪,却因为计算能力的落后,很难在工业界找到使用价值,现在“机器学习”已经如火如荼,这还是在计算机结构未改变的前提下,可以想象一旦“量子计算”让我们获得了更强大的计算能力,一个强大到我们无法想象的带量子任务处理的强AI是不是足以令人期待?虽然这还非常遥远。

显而易见的则是百度正在构建的“量子生态”,将反哺人工智能和云计算,为新基建的发展增添动能。

说了这么多,好像离“生活”都挺远的,那么除了影响工业变革,“量子计算”还能带来哪些社会价值呢?

这个问题也是百度量子计算科普课堂中所探讨的一个重点话题,段润尧教授强调“我们做量⼦计算很⼤的原因之⼀就是去寻找它能为我们的⽣活带来什么改变。当量子计算来敲门,我们试图具体来了解正在或将要被其改变的方方面面。”

“即便很多⼈觉得量⼦离我们还⽐较遥远,但事实上,从⽐较宏观的⻆度去看其实我们就活在⼀个量⼦世界⾥⾯,因为我们知道描述这个世界⽤的就是量⼦⼒学,所谓的经典⼒学只是⼀个近似,而量⼦⼒学才是⽬前为⽌我们对这个世界最准确的⼀个刻画。”

比如,在搜索领域,它能让人们更加便捷、快速且精准的获取信息、资源;又或是在公益领域,AI寻人现阶段被广泛应用,许多失散家庭因此得以团聚,量子计算的能力可能能再一次提升寻人的准确度,或许你需要寻找的人只要在公共场所出现过,就代表着被找到。

类似的能力,量子计算能做的还有很多,像段教授所说“大幅促进密码学、人工智能等方向的研究,对网络安全、金融服务、现代农业等领域都将产生重要影响”。总之因为量子计算的出现,给了我们巨大的想象空间。

总结

“量子计算”将会成为未来科技的引擎,已经成为科技圈的一致认同,但所谓“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。”我们相信,量子技术的明天,就像人工智能的今天,必将释放出巨大力量。而正因为有了百度这样的公司努力推动,才让中国在量子技术方面有了“弯道超车”的可能,也许用不了多久,我们就能见证美国《华尔街日报》的那句话——“沉寂了一千年,量子技术使中国重回发明创新之巅”。

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文|佘凯文

来源|智能相对论(aixdlun)

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作者: 智能相对论    /    文章:492篇

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