量子计算是一个很宽泛的概念,并没有一个人对量子计算进行很准确的定义。但是这不妨碍科学家们狂热的研究,由于很宽泛的定义,对于第一台量子计算机的定义也很模糊,很难得到人们的公认。接下来,量子计算为大家介绍一下量子计算的逻辑、价值、距离。

浅析量子计算概念、市场前景以及发展局限性-量子客

  一、量子计算、量子计算机都是什么概念

所谓量子,是一个能量的最小单位,也是人类目前为止认识微观世界的终极抵达点。所有的微观粒子包括分子、原子、电子、光子都是量子的一种表现形态,人类和整个世界也都是由量子构成的。

但区别于经典物理世界之间物体的相互作用形态,微观世界量子之间的互动更加诡异而复杂,甚至还没有真正权威的科学解释能阐明量子间的作用关系。

至少已经可以证明,量子位之间具有相互叠加和相互牵连两种属性,而围绕这两种属性构成的力学理论,就是大名鼎鼎地“革了牛顿的命”的量子力学。

由于量子具有叠加态,故而量子运算具备天然的并行运算能力。如果说0和1组成的经典计算是一个人在干一件事,那么量子计算就是一个人同时干很多事,并且同时完成给出叠加结果。

  二、量子计算与人工智能存在哪些关系

量子计算可以被看做人工智能技术的基础设施。因为人工智能的本质是机器以函数推导来模拟人类的接受、学习和推导,这就涉及巨大的运算和数据处理。而量子计算恰好可以解决这个问题。

(1)解决经典计算的单一维度问题

人工智能要运用到大量的数据接收和处理,但0和1的经典计算却始终只能进行单一向计算。这给人工智能的深度发展带来了巨大不便。而量子计算的法则下,系统能够通过并行计算来不断学习来处理之前从未遇到的新数据。这就给人工智能不断实现自我进化提供了近乎“水和空气”的基础。

(2)解决cpu堆砌的天花板

人工智能虽好,但问题是需要的计算量却太大了。比如之前Alpha GO大战李世乭,动用了1920个CPU和280个GPU。虽然效果显著,但设备和能源消耗未免太大了,很难有广泛应用的空间。而如果通过量子计算法则,则可以把硬件体积和能耗大大降低,达成人工智能技术的通用化。

(3)移动人工智能设备的必备因素

不难发现人工智能需要的运算能力基础是非常庞大的。而手机、汽车、穿戴设备等终端很难加载人工智能需要的运算处理器,而云计算技术又有各种各样的限制。因此通过量子计算,来实现AI设备的集成化和迷你化,可能是人工智能走进普通生活的最佳选择。

  三、量子计算的未来市场前景

量子计算的应用可以分为两种,一种是量子通讯层面的,另一种则来自量子计算本身。

量子通讯层面目前的应用性较强,比如去年发射的墨子号量子通讯卫星就是做这个的。

这一技术手段,本质是将量子技术作为一种不可逆的比特化数据管理体系。将信息进行近乎不破解的超密编码。一方面这种技术基于量子比特的不可逆转性,没有破除可能,比较符合未来通讯加密的需求。

另一方面量子计算的因数分解能力可以轻易解开经典运算领域的所有密码,所以解铃换需系铃人,量子密码技术近乎是个不可逆的商业应用。

量子计算方面的应用潜力其实更广,但目前都还比较遥远。比如基于量子计算技术实现的量子搜索,可以轻易通过并行计算技术在庞大数据中进行抽取。这就让模糊搜索、大数据辨认等多种技术成为可能,尤其与AI识别结合后,想象空间更加巨大。另一种量子计算的应用场景在于构造模拟,通过量子计算。可以模拟出微观世界的多领域构造,比如化学、材料工程学,甚至生物学的微观模拟,都对这一领域的认知突破有重要意义。

  四、量子计算目前的局限性

与人工智能的应用化进程相比,量子计算的应用化堪称还处在原始社会阶段。比如刚刚中科院发布的光量子计算机,还仅仅是元器件和光学仪器构成的原型机。换言之,其进度还处在实验数据阶段,离投入下一阶段的实践性应用还非常遥远。

事实上,目前无论是学术界、政府还是互联网巨头,都还没有展现出量子计算正式进入商业化阶段的可能性。甚至很多理论都处在实验之外,仅仅有理论上的可能性。

量子计算的场景适应性较比经典计算还有非常遥远的距离。经典计算的逻辑简单,但同时带来的是各种场景都可应用的泛在化能力。而量子计算对运算类型的要求十分严苛,即使投入使用,恐怕也将进入长时间与经典计算拉锯、甚至产生互斥性的共生阶段。