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比美国快 100 亿倍
九章量子计算机颠覆传统
中国科技的国之重器
【转贴者提示】文中阐明，算力不是吹牛，但目前不能民用，只能解决特定问题。
我国这种新式计算机一经出世，就在计算一种极难问题的速度上，领先了当前人类最强大的超级计算机100万亿倍。换句话说，超级计算机花6亿年才能完成的工作，它只需要200秒。而它的出现也成功让我国跻身进了量子霸权的领域，今天就跟大家聊聊我国的“九章”量子计算机，它的出现对于我国来说又有什么意义呢？
既然说到了计算机，就不得不说人类计算的发展历史。我们都知道当今世界几乎由电脑和网络主宰，而人类发明的电脑其本质就是为了计算。因为在科学家看来，宇宙中的所有问题背后的原理其实都是一条条算式，若是摸清规律，任何问题都可以得到解决。
目前世界公认的人类最早的计算机其实就是我国算盘，这是一种纯机械式的计算机。作为最原始的计算机，它并不能自主运算，更多依赖的其实是人工手动。正因如此，它的计算效率并不高，能够快速解决的无非是一些简单的加减乘除等运算。
可随着时代发展，人类社会的效率越来越高，需要处理的信息量也越来越大。这时候传统的机械式计算机就无法满足人们的要求了，必须有一种运算速度更快的机器才行。在这样的情况下，利用电能的计算机就此诞生。我们现在常用的无论是电脑还是手机，亦或是各种类型的电子产品，其计算的本质其实都是一样的。
不过虽然芯片的计算能力很强，但它依然存在无法解决的问题。比如目前人类最强大的电子计算机“富岳”，在处理一些极难问题的时候他依然得用上千年甚至上万年的时间来完成计算，而这样的运算速度对于人类显然是没有意义的。
所以在进入20世纪后，量子力学这种全新理论的出现，让整个世界仿佛进入了一个新的时代，更是对我们传统的世界观提出了挑战。量子力学中最著名的假说就是薛定谔的猫了。简单来说，这是一只能够以任何方式存在的猫，只有当你看到它的时候，它是死是活，是站是卧才能被确定。也就是说在量子领域，一切物质存在的状态都是叠加的，都有着无限的可能性。
正是由于这个原理，量子计算机出现了。可以这么理解，我国九章的出现，就是打破人类传统认知的一块敲门砖。
我国九章计算机光是输出态空间就达到了10的30次方，我们可以将输出态空间理解为它计算问题的结果。而目前人类为记录这些结果，用光世界上所有的光盘、硬盘恐怕都不够，由此可见它的计算力有多么强大。
也正因为九章计算机的种种性能指标犹如天文数字一般，超过人们的想象力太多。因此当我国科学家将它能做到的事情公布后，许多人第一时间的反应不是激动，而是认为我们在吹牛。
其实在更早一些时间，美国的谷歌公司就研发出了一款量子计算机，而谷歌也就此提出了“量子霸权”的说法。这里要解释一下，量子霸权也被翻译为量子优越性。与我们通常理解的国与国之间的关系不同，量子霸权的意思是“如果量子计算机对某种问题的计算能力超过最强的传统计算机，那么就能证明量子计算在未来对传统计算机有着碾压般的优势”，换句话来说，量子霸权指的就是两种计算机之间的关系。
我国的九章计算机，是专门针对解决“高斯波色采样”问题的计算机。这个问题简单来说就是，面对一个高尔顿版，将许多小球从最上方扔下，掉落的每一颗小球都有可能向左也有可能向右，而到了下一层又会有着同样的选择，所以当许多小球都遵循这种随机掉落的模式时，要想统计它们的规律计算量无疑是非常大的。
目前人类算力最强的“富岳”超级计算机，在拥有5000万个样本的情况下，计算这个问题足足需要6亿年，换句话来说，可能人类早都灭亡了，它还没有算出结果。而我国的九章在同等条件下计算这个问题只需200秒，这对于传统计算机来说就是不折不扣的降维打击。
我们再来做一个横向对比，此前美国的悬铃木也是一种量子计算机，可在同等条件下计算高斯波色采样问题，九章也要比它快100亿倍。可以说，我国的这款量子计算机在这种问题的计算上不光达到了量子霸权，更是在算力上远超过美国。
那么既然量子计算机拥有如此强的能力，是否意味着它已经能进入民用或军用，彻底让我们进入新时代呢？其实这个问题目前的答案是不能。因为不管是我国的九章还是美国的悬铃木，都是“单一”用途的原型机，也就是说它们只能针对一种问题做高速运算。
这是因为量子计算机是基于量子叠加状态这种神奇的效应实现的，如果用科幻片中常用的设定打比方：那就是我们一旦输入问题，立刻就有无限个空间的计算机同时进行计算结果，这样的话每个计算机分到的任务就会很少，因此效率很高。而我们只需要将这些空间内的计算结果加以收集和记录，问题就迎刃而解了。
但问题是，量子的叠加状态是非常不稳定的，一旦人类操作不当，这些数据就会丢失。从这点上看，传统计算机比起量子计算机还是有着无与伦比的稳定性。不过科技永远是向前发展的，而我国的九章只是一种原型机，也就是说这种技术目前全人类都在试验阶段，一旦能解决其不稳定的问题，人类的科学必定会上升到新的高度。
比如我国目前在可控核聚变领域虽然取得了世界前所未有的突破，托卡马克反应堆的首次放电也让其他国家为之一震。因为一旦人类能掌握可控核聚变问题，那么所有能源都将用之不竭。不过，我国现在面对的无法长时间控制核聚变的问题主要就卡在材料上，而量子计算机若是能针对特定材料进行模拟计算，技术已经达标的我们很快就能将可控核聚变技术应用在生活中。
不光如此，包括人工智能、军工科学等众多领域，一旦有了量子计算机的加盟，算力大幅提高的我国必将实现越来越多的突破。所以量子计算机并不是一些人口中的忽悠工程，而是各大国都在争先恐后竞赛的新兴领域。
而现在的世界上只有我国和美国有能力研发量子计算机，也就是说，我们目前的竞争者只有美国。谁能在这个领域率先取得技术上的领先，就能将量子霸权变为实打实的技术垄断。但就目前的情况来看，我国已经站在了这条关键赛道上，并且在起跑阶段领先了美国。不过我们要知道量子计算机的竞赛这不是短跑比赛，而是一场短则十几年长则几十年的马拉松。路漫漫其修远兮，吾将上下而求索，在给我国科学家默默加油的同时也要相信，我国未来一定会因量子领域在世界上拥有举足轻重的地位。
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发表于 2021-8-1 07:47:12
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发表于 2021-8-1 09:50:10
