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探索量子计算的奇妙世界

  • 发布时间:2015-08-05 04:29:34  来源:浙江日报  作者:佚名  责任编辑:罗伯特

  本报记者 李倩

  地球与开普勒452b星球之间,或许只差一个计算机的距离。

  来自中国的科技公司和全球最顶尖的研究院开始涉足下一个可能改变世界的技术领域——量子计算。它的计算速率是目前世界上最快的超级计算机天河2号的百亿亿倍。

  一座穿越未来的实验室

  7月最后一天,阿里首席技术总监王坚代表阿里巴巴集团与中国科学院潘建伟院士共同为一个可能改变世界的项目揭牌,“中国科学院-阿里巴巴量子计算实验室”正式在上海成立。双方将携手做一件充满科幻色彩的事:颠覆摩尔定律,探索超越经典计算机的下一代超快计算技术。这项技术是包括星际穿越在内,所有科幻故事得以实现的基础。

  由此,阿里也成为继谷歌、微软及IBM后的首个涉足量子计算的中国科技公司。

  或许是因为高温的天气,在场见证这一切的学者、官员以及阿里技术团队,几乎每个人脸上都有一丝亮晶晶的闪光。

  潘建伟的感慨,来自于终于找到了“理想主义”的同伴。在过去十余年间,中国科学院在量子信息技术方面一直处于国际先进水平,相关研究团队的成果曾多次入选美国物理学会、欧洲物理学会、《自然》杂志、《科学》杂志等国际机构评选的年度重大进展。美国国防部在近期发布的2013至2017年战略咨询报告中,提到全球最顶尖的6家量子通讯研究机构中,中科院也位列其一。

  但在学术界,科技与科技成果转化是两张“皮”,大量投入未必能带来收益和回报,对前沿技术的探索往往被称为死亡之谷。“科学界需要有企业来参与产品转化,快速推广并投入应用。但大部分企业开口都是三年内能给我挣多少钱,愿意用更长的时间和付出来做更有永恒价值的事,很少很少。”把目光投向阿里,潘建伟说是受到马云投资足球队的启发:“马云投资恒大时说,砸钱并没指望挣钱,日后中国足球能靠实力进入世界杯,就值了。”

  循着同样的投资逻辑,中科院开始和阿里接触。“我们很幸运,杭州离上海近,得到了这个机会。”王坚对因缘际会答得很谦虚。而事实上,互相“看对眼”更适用于描述这次合作。阿里拥有全球最大的电子商务平台、全球领先的云计算平台,以及大规模、多元化的业务场景,是催化量子信息技术成熟商用的最佳合作伙伴。“我们还发现阿里引进了几个美国搞计算复杂度研究的,他们对算法的架构研究,会极大简化量子计算本身的研究,这是对我们的一个推动。”潘建伟在合作伙伴身上发掘到价值。

  一项打开新世界的投资

  照例有媒体以各种方式追问王坚,“阿里愿意出钱做量子计算研究,到底有什么现实考虑?”“这项技术能给企业带去多少产值?”

  这反倒让他有些不解:“你们真的想太多了,真的没有现实考虑,我们说要合作15年,实际上就是一个没有限期的事,大家根本不知道结果是什么。我们最有可能看到的一件事情,不是因为世界上有其他一个机构告诉我们这件事情怎么做,这件事情目标没有达到。是靠我们努力把这件事情达到。所以你想也不可能,还不如不想。”

  实际上,王坚从来都是“现实世界”的局外人。一定有很多人对2012年阿里云年会上的一段视频印象深刻。在画面里,独自站在舞台中央的王坚失声痛哭。在这一年,阿里云平台首次亮相双十一,经受住了瞬时巨大流量的考验,实现了零故障、零漏单。

  在执掌阿里云的5年时间里,王坚顶着来自内部和外部的各种巨大压力和质疑,从一开始就放弃了使用美国开源系统,而是要研发自己的操作系统,把一个当时如天方夜谭般的“飞天”计划,变成了如今人人信奉的“大数据、云计算”,阿里云也成为真正意义上的公共云计算服务平台,并触发了金融、民生、智慧城市等众多领域的变革。

  这期间,有内部技术人员拍桌子骂他大忽悠,有人扬言要让他成为第一个被公投干掉的CTO,连马云都坦承,“公司好像要分家了似的,两拨人拍着桌子吵,我也听不懂他们在吵什么。这个事能不能做成,我当时心里也发虚。”

  这一次,他又一头扎进了另一项“超现实”的项目,合约一签就是15年。

  在由上海开回杭州的汽车上,王坚静静回想了一遍所有的询问,又理解了媒体对“现实效益”的执着:“你们一定是把这个项目想得太简单了,以为这是研发一个新技术,所以谈产值谈回报,但量子计算是打开了一个新世界啊。”

  一幅科幻大片般的愿景

  量子计算到底有多牛?

  今年3月,潘建伟在美国见到微软之父比尔·盖茨,后者大方透露了自己的投资经:“我投的每一个项目,我自己都要能搞明白,唯独量子计算,我不懂,但还是要投。”

  微软的量子计算机计划已进行了多年,其研究组Microsoft Station Q正在开发新型量子比特。因为能够为未来大数据时代的信息挖掘提供解决方案,外国政府、军方和大型企业对这一战略性领域都给与了高度关注和强力支持。2013年,谷歌与NASA、加州大学芭芭拉分校联合成立了量子人工智能实验室;2014年,IBM宣布未来五年投资30亿美元开发量子计算等下一代计算技术。

  从理论上讲,量子计算机是一种遵循量子力学规律,进行高速运算、存储及处理量子信息的物理装置。而根据联合实验室的研究计划:预计到2025年,量子模拟将达到当今世界最快的超级计算机的水平,初步应用于一些目前无法解决的重大科技难题;到2030年,研制具有50至100个量子比特的通用量子计算原型机,突破大规模量子计算机的芯片工艺,从物理层设计、制造,到算法运行实现自主研发,全面实现通用量子计算功能,并应用于大数据处理等重大实际问题。

  这意味着,通过10年到15年的努力,构建出新一代的量子计算机,这台量子计算机的速度将比目前全球速度最快的超级计算机天河2号快百亿亿倍。百亿亿倍是什么概念呢?如果按中国10亿人口计算,百亿亿倍,每个人就能够分到10亿台天河二号为你服务。

  由此来看,互联网巨头纷纷布局量子计算,除了必须有的理想主义,其实也不乏应用场景。这种超快速度可能彻底改变所有行业。

  如果人们把这种量子计算机运用到监控领域,它可以瞬间在数据库中扫描60亿地球人的脸,并实时辨别出一个人的身份;它也可以更精准地显示恶劣天气会在何时何地出现,人们可以提前得知飓风等灾难来袭,并有额外时间拯救更多生命;数以万亿计的分子组合模式可以在最短的时间绘制成功,并迅速确定最有可能生效的组合,这将大大节省药物研发成本和研发时间;空中和地面交通控制的工作量也将大大简化,因为它们善于迅速计算出最佳路线。

  当然,它也可以应付太空望远镜获得的更多数据,并发现更多系外行星,帮助迅速确认哪些行星最有可能适合生命生存。

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