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谷歌的量子霸权将影响自动驾驶车辆?

时间:2019-11-20 阅读:
首先,让我们先了解下量子计算机的构成及其令人惊叹之处,然后再探讨“霸权”这一用词的使用是否恰当。此外,我们还应该仔细考量:量子计算机如何影响真实自动驾驶车辆出现的影响,这才是有意义的事情。

据称,谷歌研发人员在经过不懈努力后终于实现了所谓的“量子霸权”技术,最近的这条消息令人们兴奋不已,因为该技术受到了人们的热烈追捧。

尽管谷歌通过其研究及付出为“量子霸权”摇旗呐喊,但并非所有人都认同这一点。

当然,这并不是说谷歌采用了 54 量子比特(54-qubit)的 Sycamore 处理器这一事件的意义不显著。恰恰相反,事实上,该处理器在助力实现可行的量子运行方面迈进了一大步,但量子计算机当前的水平能否当得起“真正意义上的霸主地位”的头衔呢?许多人认为这还有待商榷,毕竟该技术水平尚不成熟,“霸权”一词的使用方面也存在极大的争议。

首先,让我们先了解下量子计算机的构成及其令人惊叹之处,然后再探讨“霸权”这一用词的使用是否恰当。

此外,我们还应该仔细考量:量子计算机如何影响真实自动驾驶车辆出现的影响,这才是有意义的事情。

解析量子计算

如今,我们传统计算机所采用的硬件架构与计算机领域诞生以来所采用的架构基本一致。

硬件的速度确实变得更快了、体积更小了、成本也更便宜了。尽管如此,其基本设计原则和操作方法没什么改变。

通常情况下,若提到经典计算(classical computing),您可能会听到有人将这类硬件设备称为图灵机(turing machine),(这是以阿兰·图灵的名字来命名的,他是一位数学和计算学领域的先驱),或者您会向朋友和日常生活中的陌生人嘟囔,将这类硬件称为冯纽曼架构(von Neumann architecture),(以物理学家和数学家约翰·冯纽曼的名字来命名)。

如今,你已经大致了解这类基础性知识,现在是时候介绍爱因斯坦了。

在物理学中,有个研究领域被称为“量子力学”(quantum mechanics)。当从原子级和亚原子级来看待宇宙及物质时,似乎还有许多难以用普通物理(ordinary physics)理论来解释清楚的神秘未解之谜。然而,量子力学领域的相关知识可提供引人入胜的理论,可被用于解释粒子及亚粒子级所发生的异常行为,这一点毋庸置疑。

举个例子,当各粒子彼此间的距离较远时,各粒子间似乎存在一定的关联性,然而,目前尚找不到明显理论依据来解释离散的各离子相互间存在关联性的原因。基本上,这就是人们所熟知的量子纠缠(quantum entanglement)。

爱因斯坦处于量子力学公式(quantum mechanics formulation)研究的全盛期,爱因斯坦更讥讽这类量子纠缠为“鬼魅般的超距作用”(spooky action at a distance),这一论断让他声名显著,同时也开始对如何全面解释这一奇特的想象而烦恼。

因此,你可以引用爱因斯坦的话,量子纠缠的确像鬼魅一般。

总之,事情在于,不论你相信还是不信这类竞争理论(competing theories),似乎这类现象本身依然存在。因此,我们可以探索其原理。

至于计算机方面,有人认为,您或许能够构建比特与字节(bits and bytes)、存储器元件(memory components)、利用量子学方法,从而有可能大幅提升计算机的存储能力。

相较于传统计算机,由于其采用了不同的方式,该方式被取名为量子计算,由一台特殊的计算机构成,该设备采用了量子学的知识,其基本信息单位是量子比特,计算对象是量子比特序列。量子比特与传统的比特有点类似,但会像用了类固醇(steroids)一般加速旋转,从本质上讲,量子计算机的计算速度更快,比当今传统计算机的计算速度快太多。

目前,一台量子计算机的建造成本极其高昂,其体积也相对较大,需要采用大量的制冷设备。当前,只是实现几个零散的量子比特,因此,目前的水平仍远未发挥出该类设备的全部潜力。

当然,您也不能因量子计算机体积太过于庞大且极为笨重而否定它,在真空电子管时代,也有人这么说过传统的计算机并预言未来的计算机将始终占据整间房间。然而,现如今的智能手机可以轻松放入衣物的口袋内,而手机的计算能力也远强于早前的巨型机(mainframes)。

最终,未来的量子计算机的体积将变得更小、功能也更为强大、成本较低,这类假设很合理。但前提是,若该目标能够得以实现,在真正实现该目标之前,恐怕还需要等上许多年,或许要数十年之久。

您可能会好奇,有什么功能是传统计算机无法实现但量子计算机却能够实现的?

为何要喋喋不休地谈论并在意这类与量子相关的知识点呢?

好吧,从理论上讲,量子计算机的计算速度要远远胜于传统计算机的。我们所谓的快速,指的是快到极致。

由于其计算速度较快,其中一项应用领域是加密技术,在数字化世界中,我们利用加密技术为存储于远程磁盘驱动内的文本信息及文件提供隐私保护。

大多数人都认为,在没有密钥的前提下,加密(文件)是不太可能被破解的。

当今,绝大多数的加密算法依赖于密钥,若要破解当代的加密技术,这需要数量巨大的计算能力,因此要耗费巨大计算量,花费高昂的代价。换言之,几乎无懈可击。

即便是采用计算速度最快的传统计算机,也需要耗费 1 万年来破解加密文件,从实践角度看,这意味着加密或许无法被破解,尽管从事实上讲,若您愿意等上一万年且该计算机能够始终持续地从事破解工作,等一万年后也是可以破解的。

若采用一台量子计算机,可能只需要耗费数月时间就能破解该加密文件,或许只需数天乃至数分钟,这主要取决于所采用的加密方式以及量子计算机的体积与功能。

这听起来非常骇人,这意味着若某人对加密文件感兴趣,只需要使用量子计算机调查该文件,并等待其计算完毕,就能在多日后使用被破解的加密文件,从而能够在决定破解文件后看到早前被隐瞒的秘密信息。

当然,凡事都有两面性,我们可以用传统的计算机功能更为强大的加密机制,还能利用量子计算机来打造更难以破解的加密方案。

量子计算是当前最热门的技术趋势领域之一,未来将获得更多的宣传介绍。

目前,对于量子计算机,业内还有大量的开放性问题,如:还有哪些类型的难题只能由量子计算机来解决,而其他的传统计算机却根本解决不了?这意味着除了计算速度外,还有哪些类型的难题是我们从未通过使用或考虑使用传统计算机来解决的,但却能够被量子计算机解决的?

此外,另一项争论话题在于:是否存在传统计算机能够解决,而量子计算机可能无法解决的难题?或者相较于传统计算机,量子计算机解决该类问题的实际表现更差劲?

这就引出了我们前文所提及量子霸权的话题了。

当您与各类了解计算机的人士共处一室时,他(她)们将分享不同的观点,在讨论量子计算机的运行及问题解决能力时,不可避免地会形成意见相左的两个阵营(量子计算机阵营和传统计算机阵营) 。一个阵营宣称他们会有更好的方法,而另一组人则会驳斥其观点。

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