探索量子計算的奇妙世界
- 發(fā)布時間:2015-08-05 04:29:34 來源:浙江日報 責(zé)任編輯:羅伯特
本報記者 李倩
地球與開普勒452b星球之間,或許只差一個計算機(jī)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(shù)領(lǐng)域——量子計算。它的計算速率是目前世界上最快的超級計算機(jī)天河2號的百億億倍。
一座穿越未來的實驗室
7月最后一天,阿里首席技術(shù)總監(jiān)王堅代表阿里巴巴集團(tuán)與中國科學(xué)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(xué)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(jīng)典計算機(jī)的下一代超快計算技術(shù)。這項技術(shù)是包括星際穿越在內(nèi),所有科幻故事得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)。
由此,阿里也成為繼谷歌、微軟及IBM后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(xué)者、官員以及阿里技術(shù)團(tuán)隊,幾乎每個人臉上都有一絲亮晶晶的閃光。
潘建偉的感慨,來自于終于找到了“理想主義”的同伴。在過去十余年間,中國科學(xué)院在量子信息技術(shù)方面一直處于國際先進(jìn)水平,相關(guān)研究團(tuán)隊的成果曾多次入選美國物理學(xué)會、歐洲物理學(xué)會、《自然》雜志、《科學(xué)》雜志等國際機(jī)構(gòu)評選的年度重大進(jìn)展。美國國防部在近期發(fā)布的2013至2017年戰(zhàn)略咨詢報告中,提到全球最頂尖的6家量子通訊研究機(jī)構(gòu)中,中科院也位列其一。
但在學(xué)術(shù)界,科技與科技成果轉(zhuǎn)化是兩張“皮”,大量投入未必能帶來收益和回報,對前沿技術(shù)的探索往往被稱為死亡之谷。“科學(xué)界需要有企業(yè)來參與產(chǎn)品轉(zhuǎn)化,快速推廣并投入應(yīng)用。但大部分企業(yè)開口都是三年內(nèi)能給我掙多少錢,愿意用更長的時間和付出來做更有永恒價值的事,很少很少?!卑涯抗馔断虬⒗?,潘建偉說是受到馬云投資足球隊的啟發(fā):“馬云投資恒大時說,砸錢并沒指望掙錢,日后中國足球能靠實力進(jìn)入世界杯,就值了。”
循著同樣的投資邏輯,中科院開始和阿里接觸?!拔覀兒苄疫\(yùn),杭州離上海近,得到了這個機(jī)會。”王堅對因緣際會答得很謙虛。而事實上,互相“看對眼”更適用于描述這次合作。阿里擁有全球最大的電子商務(wù)平臺、全球領(lǐng)先的云計算平臺,以及大規(guī)模、多元化的業(yè)務(wù)場景,是催化量子信息技術(shù)成熟商用的最佳合作伙伴?!拔覀冞€發(fā)現(xiàn)阿里引進(jìn)了幾個美國搞計算復(fù)雜度研究的,他們對算法的架構(gòu)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?!迸私▊ピ诤献骰锇樯砩习l(fā)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,“阿里愿意出錢做量子計算研究,到底有什么現(xiàn)實考慮?”“這項技術(shù)能給企業(yè)帶去多少產(chǎn)值?”
這反倒讓他有些不解:“你們真的想太多了,真的沒有現(xiàn)實考慮,我們說要合作15年,實際上就是一個沒有限期的事,大家根本不知道結(jié)果是什么。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(jī)構(gòu)告訴我們這件事情怎么做,這件事情目標(biāo)沒有達(dá)到。是靠我們努力把這件事情達(dá)到。所以你想也不可能,還不如不想?!?/p>
實際上,王堅從來都是“現(xiàn)實世界”的局外人。一定有很多人對2012年阿里云年會上的一段視頻印象深刻。在畫面里,獨(dú)自站在舞臺中央的王堅失聲痛哭。在這一年,阿里云平臺首次亮相雙十一,經(jīng)受住了瞬時巨大流量的考驗,實現(xiàn)了零故障、零漏單。
在執(zhí)掌阿里云的5年時間里,王堅頂著來自內(nèi)部和外部的各種巨大壓力和質(zhì)疑,從一開始就放棄了使用美國開源系統(tǒng),而是要研發(fā)自己的操作系統(tǒng),把一個當(dāng)時如天方夜譚般的“飛天”計劃,變成了如今人人信奉的“大數(shù)據(jù)、云計算”,阿里云也成為真正意義上的公共云計算服務(wù)平臺,并觸發(fā)了金融、民生、智慧城市等眾多領(lǐng)域的變革。
這期間,有內(nèi)部技術(shù)人員拍桌子罵他大忽悠,有人揚(yáng)言要讓他成為第一個被公投干掉的CTO,連馬云都坦承,“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么。這個事能不能做成,我當(dāng)時心里也發(fā)虛?!?/p>
這一次,他又一頭扎進(jìn)了另一項“超現(xiàn)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(xiàn)實效益”的執(zhí)著:“你們一定是把這個項目想得太簡單了,以為這是研發(fā)一個新技術(shù),所以談產(chǎn)值談回報,但量子計算是打開了一個新世界啊?!?/p>
一幅科幻大片般的愿景
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,后者大方透露了自己的投資經(jīng):“我投的每一個項目,我自己都要能搞明白,唯獨(dú)量子計算,我不懂,但還是要投?!?/p>
微軟的量子計算機(jī)計劃已進(jìn)行了多年,其研究組Microsoft Station Q正在開發(fā)新型量子比特。因為能夠為未來大數(shù)據(jù)時代的信息挖掘提供解決方案,外國政府、軍方和大型企業(yè)對這一戰(zhàn)略性領(lǐng)域都給與了高度關(guān)注和強(qiáng)力支持。2013年,谷歌與NASA、加州大學(xué)芭芭拉分校聯(lián)合成立了量子人工智能實驗室;2014年,IBM宣布未來五年投資30億美元開發(fā)量子計算等下一代計算技術(shù)。
從理論上講,量子計算機(jī)是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律,進(jìn)行高速運(yùn)算、存儲及處理量子信息的物理裝置。而根據(jù)聯(lián)合實驗室的研究計劃:預(yù)計到2025年,量子模擬將達(dá)到當(dāng)今世界最快的超級計算機(jī)的水平,初步應(yīng)用于一些目前無法解決的重大科技難題;到2030年,研制具有50至100個量子比特的通用量子計算原型機(jī),突破大規(guī)模量子計算機(jī)的芯片工藝,從物理層設(shè)計、制造,到算法運(yùn)行實現(xiàn)自主研發(fā),全面實現(xiàn)通用量子計算功能,并應(yīng)用于大數(shù)據(jù)處理等重大實際問題。
這意味著,通過10年到15年的努力,構(gòu)建出新一代的量子計算機(jī),這臺量子計算機(jī)的速度將比目前全球速度最快的超級計算機(jī)天河2號快百億億倍。百億億倍是什么概念呢?如果按中國10億人口計算,百億億倍,每個人就能夠分到10億臺天河二號為你服務(wù)。
由此來看,互聯(lián)網(wǎng)巨頭紛紛布局量子計算,除了必須有的理想主義,其實也不乏應(yīng)用場景。這種超快速度可能徹底改變所有行業(yè)。
如果人們把這種量子計算機(jī)運(yùn)用到監(jiān)控領(lǐng)域,它可以瞬間在數(shù)據(jù)庫中掃描60億地球人的臉,并實時辨別出一個人的身份;它也可以更精準(zhǔn)地顯示惡劣天氣會在何時何地出現(xiàn),人們可以提前得知颶風(fēng)等災(zāi)難來襲,并有額外時間拯救更多生命;數(shù)以萬億計的分子組合模式可以在最短的時間繪制成功,并迅速確定最有可能生效的組合,這將大大節(jié)省藥物研發(fā)成本和研發(fā)時間;空中和地面交通控制的工作量也將大大簡化,因為它們善于迅速計算出最佳路線。
當(dāng)然,它也可以應(yīng)付太空望遠(yuǎn)鏡獲得的更多數(shù)據(jù),并發(fā)現(xiàn)更多系外行星,幫助迅速確認(rèn)哪些行星最有可能適合生命生存。
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