谷歌量子计算机(量子计算未来的发展趋势是什么)

作者:机神 时间:2024-03-02 阅读:3583

1. 谷歌量子计算机,量子计算未来的发展趋势是什么?

我来谈几点意见,供读者参考。

量子计算机技术革命是二十一世纪世界各国科学家尊循的研究与应用路经,对推动量子工程应用很可能起到巨大的主导引领作用。因为量子计算机对计算机科学与技术会提高很巨大的可能的数量级快速发展,很可能撑起智能时代的技术支撑。让我们共同来讨论量子计算机相关问题,供广大读者参考。

一,量子计算产业链可能的情况。当前科技创新靠前的几十个国家都有专门的高科技公司和大型科技创新单位在研究应用型量子计算产业链条。我用下图来展示。

二,量子计算机商用预测。目前谷歌公司己经宣布可能率先实现了量子霸权,但事实上距离商业应用至少还有五到十年的距离。那中国的量子计算机可能有自己的路经,我们走的是圶实基础,打牢要素构件,一举实现商业应用的路经。我们来看下一张图对商业应用的基本预测。

三,量子计算机各国企业的情况。我们可能例举出当前的中国企业,美国企业,日本企业等的情况。但是随时间推移,可能五年后又有一大批世界各国有能力有技术有专利有顶级人才的公司顶上来进入下一代量子计算机企业行列。我们暂用图表举出当前的量子计算机企业情况。

四,量子计算机的定义与优势。在全球量子计算机应用之前,可能还要向神话般是个迷,但是当普遍应用时,各国应用量子计算机的操作者就十分清楚这东东了。我还是用一个图表来简化介绍吧,一目了然啊。

五,量子计算机的物理体系。我们了解量子计算机,应当系统来认知,所以我把相关体系简单归纳,比较系统介绍。我用几强图表来简化说说吧(概念与应用,选择性),大体上说明白了。

六,发展历程介绍。量子计算机已经开始了可能的应用第一代也是初等级阶段的研究开发应用。当然不成熟,要升级要纠错要换代要应用场景的实践等等。我用两个图表来简单介绍量子计算机发展的一个过程。

七,量子革命。我个人把量子计算机的研究开发创新应用叫量子革命,是因为我们知道,量子计算机广泛应用生产生活实践,会推进智能化时代快速发展。假定十五年二十年后聚变反应堆即新能源新动能问题彻底解决了,那有量子计算机量子工程助推作用,很可能催生大批的新一代的科学技术专业方向路经,也可能引爆引发人类社会产生一个科技成果大爆发阶段。我个人期待如此。我还是用一个图表来简介吧。

以上几点意见,个人认为比较系统地简单介绍量子计算机问题了。供读者参考。

谢谢读者!

谷歌量子计算机(量子计算未来的发展趋势是什么)

2. 谷歌称量子72比特量子处理器没备是未来量子霸权?

阿里巴巴在量子计算领域迅速崛起,这体现了中国在技术方面的雄心壮志。

谷歌的量子计算研究人员一直在筹划一场庆功宴,但阿里巴巴量子计算团队的新研究恐怕要使它延期了。量子计算虽是一个晦涩难懂的物理学前沿领域,但中美企业在该领域的竞争表明,国与国之间、企业与企业之间的较量日趋白热化,他们都希望创造出一种强大到不可思议的新型计算机。

今年3月,谷歌发布了Bristlecone芯片,想要奠定计算界的一个里程碑。谷歌表示,该芯片有望成为第一个实现量子霸权的量子计算系统。量子霸权是指量子计算机的计算能力超过任何传统计算机。谷歌量子计算芯片团队负责人约翰·马丁尼斯(John Martinis)说,他们有望在今年实现量子霸权。先前的预测是他的团队可能在2017年做到这一点。

Bristlecone

但阿里巴巴量子计算团队的新研究表明,谷歌公布的Bristlecone计划无法实现量子霸权。他们声称,还需要错误率更低的芯片才行。谷歌研究人员塞尔吉奥·博伊克(Sergio Boixo)在邮件中写到,他欢迎这样的研究,但对研究结果抱有“很多疑问”。其他人则认为研究结果值得关注。“目标改变了。”南加州大学教授伊泰·亨(Itay Hen)说。

实现量子霸权可谓一个重大的科学突破,但并不意味着量子计算机真的能够投入使用。不过,这可以帮助谷歌在研发实用型量子计算机的竞争中取得优势。谷歌和IBM、英特尔、微软等竞争对手,都希望向戴姆勒和摩根大通这样的公司出租或销售量子计算机。戴姆勒和摩根大通已经在研究量子计算机能在多大程度上改进电池和金融模型。

传统计算机利用电脉冲,通过比特来表示数据,比特的值为0或1。量子计算机则用量子力学效应来编码数据,创造出量子比特。这些神奇的设备在接近绝对零度的温度下运行。成群结队的量子比特能迅速完成复杂的计算,它们利用了特殊的技巧,比如“叠加”,也就是既是1也是0。有证据表明,这有助于化学模拟。谷歌和其他人认为,这也可以促进机器学习的发展。

谷歌的Bristlecone拥有72个量子比特,由超导电路制成,是迄今为止最大的量子芯片,领先于IBM的50量子比特芯片和英特尔的49量子比特芯片。谷歌研究人员估计,Bristlecone足以解决一个经过仔细选择、超出任何传统计算机能力范围的演示性问题,实现量子霸权。

阿里巴巴研究人员提出了不同看法。他们根据谷歌公布的计划,利用一组强大的服务器来模拟Bristlecone的运行。结果提醒我们,现有的计算机架构远未过时,谷歌计划的Bristlecone演示不会超出传统计算机的能力范围。“人们对这一未来处理器将实现量子霸权寄予厚望。”阿里巴巴量子实验室主任施尧耘说,“但我们的研究结果显示,这种热情可能过于乐观。”他说,阿里巴巴想出了更好的办法,把模拟量子计算操作的任务分摊给很多协同工作的计算机,以此取得了上述研究结果。

科罗拉多大学教授格雷姆·史密斯(Graeme Smith)在Twitter上贴出了阿里巴巴研究结果的链接,他的评论是“哇”。史密斯说,谷歌的Bristlecone可能是迄今为止最强大的量子芯片,但阿里巴巴的研究结果表明,错误率仍然太高。“这说明,我们不会很快看到量子霸权的演示。”他说。

谷歌的博伊克反驳说,阿里巴巴的模拟不够细致,不能据此下定论。为了进行更好的模拟(比如阿里巴巴的研究),谷歌一直在研究测试量子霸权的新方法。博伊克说,这不应该要求重大的硬件升级。南加州大学的伊泰说,这将反过来促使研究人员从传统计算机中挖掘更多潜力。“我敢肯定,目标将变来变去。”他说。

阿里巴巴在量子计算领域迅速崛起,这体现了中国在技术方面的雄心壮志。自2006年以来,谷歌一直在研究量子计算,最初使用的是加拿大公司D-Wave的硬件。阿里巴巴在2015年进入该领域,携手中国科学院建立了一个新的研究实验室。今年2月,阿里巴巴发布了通过互联网接入的实验性11量子比特芯片。中国政府还斥资100亿美元建设一个新的量子信息科学国家实验室。

这些项目只是日益激烈的国际竞争的一部分:欧盟计划向量子研究领域投入11亿美元;美国政府在预算指导原则中强调了量子计算的重要性。特朗普总统上台后,白宫科技政策办公室虽然已大幅萎缩,但去年12月,它迎来了首位专职的量子计算专家杰克·泰勒(Jake Taylor),他是来自马里兰大学的研究人员。

谷歌在2014年建立了自己的量子硬件实验室,招募加州大学圣塔芭芭拉分校的马丁尼斯来领导该实验室。谷歌最近有关实现量子霸权的表态令量子计算领域的一些人感到厌烦,他们说,把实现量子霸权作为决定性时刻,这可能使我们误以为实用型量子计算机近在眼前。英特尔首席技术官麦克·梅贝里(Mike Mayberry)说,他认为这项技术的广泛商业化将耗时10年。IBM预测,量子计算机将在五年内成为“主流”。

阿里巴巴的施尧耘不否认量子霸权的重要性,但他说,谷歌和其他机构的研究人员应该更加冷静地看待量子霸权。“关心什么时候实现量子霸权,就如同关心你的宝宝什么时候将变得比你家的狗更聪明。”他说,“我们应该专注于照顾好孩子,他自然就会变得比狗更聪明,即使你不知道是在什么时候。”

翻译:于波

校对:其奇

编辑:颖仔

来源:Wired

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3. 2022世界量子计算机排名?

IBM、Google、Microsoft等科技巨头以及加拿大量子计算机公司D-Wave保持领先地位。其中,IBM拥有18台量子计算机,位列世界第一,最多可以提供65个量子比特的处理器。

4. 人类首次实现量子霸权了吗?

感谢悟空邀请!

首先,很多人不晓得什么是量子霸权?那么让我来为大家介绍一下!

量子霸权是指量子计算拥有的超越所有经典计算机的计算能力。在物理实验上,迄今还没有任何一台量子装置在实际实验中展现出这种能力。

2018年9月,国防科技大学吴俊杰团队与上海交通大学金贤敏合作研究成果,被《国家科学评论》在线发表。

2019年9月20日,科技巨头谷歌(Google)一份内部研究报告显示,其研发的量子计算机成功在3分20秒时间内,完成传统计算机需1万年时间处理的问题,并声称是全球首次实现“量子霸权”。

随着量子物理装置技术水平的快速发展,实现量子霸权似乎日益临近。称霸标准已成为量子计算领域最重要的科学问题之一。玻色采样问题是一种针对光子(玻色子)系统的量子霸权测试案例。理论上,经典计算机求解玻色采样需要指数量级计算时间,而量子计算只需要多项式量级计算时间。与此同时,相比通用量子计算,玻色采样更容易实现。

最先开启称霸标准的研究

国防科技大学吴俊杰团队与上海交通大学金贤敏合作,在国际上最先开启了称霸标准的研究。

2018年9月,《国家科学评论》在线发表了吴俊杰、金贤敏等人的研究成果,报道了玻色采样案例的称霸标准。该项研究中,吴俊杰与金贤敏在“天河二号”超级计算机上完成了玻色采样问题的核心难题——积和式的求解。实际测试的问题规模达到48个光子,并推断出“天河二号”模拟50个光子的玻色采样需要约100分钟。也就是说,一旦实际的量子物理装置实现了每组样本100分钟以内50光子的玻色采样,就在求解这个问题上超过了“天河二号”,实现了量子霸权。

谷歌实现量子霸权

多家英媒20日披露,科技巨头谷歌(Google)一份内部研究报告显示,其研发的量子计算机成功在3分20秒时间内,完成传统计算机需1万年时间处理的问题,并声称是全球首次实现“量子霸权”。

据报道,该报告指出,谷歌研究人员架设出53量子位的量子计算机,并以“悬铃木”为代号。“悬铃木”量子计算机所进行的运算,是要证明一个随机数字生成器符合“随机”的标准。按报告所指,即使是现存最先进的传统超级计算机“Summit”,对量子电路的一个实例取样100万次,亦需时1万年处理,但“悬铃木”仅需200秒便完成运算。

撰写报告的谷歌研究人员认为,虽然“悬铃木”处理的运算无实际意义,但实验结果证明,有运算工作只能够在量子计算机上进行,实现“量子霸权”(quantum supremacy),若研究报告其后可获学界认可,将成为量子科学的分水岭。

研究人员亦预测,量子计算机的运算能力会呈现“双指数速率增长”,超越“摩尔定律”所指,传统计算机运算能力约两年翻一倍的增长速度。

研究意义

实现量子霸权,将代表超越经典的量子计算能力从理论走进实验,标志着一个新的计算能力飞跃时代的开始。实现量子霸权离实现实际的量子计算机尚有很大距离。此,中国科学院量子信息重点实验室副主任、中国科学技术大学教授郭国平解释道,谷歌“一万年”结论的得出,是基于量子计算特性,相对经典计算机效率提升“粗暴计算得出的数字”,并没有考虑现在超级计算机在存储、网络传输等性能上的优化。

“量子霸权”这一概念最早由加州理工学院理论物理学家John Preskill在2011年的一次演讲中提出,也可翻译为“量子优越性”或“量子优势”。衡量量子计算机实现“量子霸权”的标准是:能比经典计算机更好地解决一个特定计算问题。

中国科学技术大学量子物理与量子信息研究部教授朱晓波说,这是人类首次实验演示在一个计算复杂度被严格证明的问题上,量子计算机相较于经典计算机有着压倒性优势,因此有着重要的里程碑式意义。

不过,他同时指出,由于谷歌此次只是将之应用在某一个特定问题上,且该问题目前还没有任何实用价值,因此不少同行认为其称自己实现“量子霸权”有过分夸大的嫌疑。有一派学者主张称之为“量子优越性”。

郭国平作了一个类比:“量子计算机好比刚诞生的热兵器,使用火药的热兵器刚出现的时候,威力可能还不如弓箭等冷兵器。但是,在某一个点上,热兵器胜过冷兵器一筹,从此以后可能就会走上快速发展的道路。”

近年来,我国在量子计算相关领域的投入非常可观,并由此取得了诸多成果。“我国在超导量子计算领域近年来进展迅速。”朱晓波说,以中国科学技术大学、浙江大学和中国科学院物理所等为代表的单位先后创造了10个、12个、18个量子比特纠缠的新纪录,在国际上已经跻身一流的研究团队。

“我国与谷歌存在一定的差距,但并没有明显的代差。我们前期已经突破了20个量子比特的超导量子计算技术,正在攻关50量子比特。如果能有效地组织起国内的核心力量,并提供足够的资源支撑,有望在两三年内迎头赶上。”朱晓波说。

中国科学院院士、中国科学院量子信息重点实验室主任郭光灿认为,中国要在量子计算领域迎头赶上,还需要做到两点:一是改变现在分散的格局,因为“游击战竞争不过大兵团”;二是摒弃以论文为导向的做法。“以前经费投到量子计算机这个主流方向上的很少,必须大力投入。与此同时,如果以论文为导向的做法不改变,投入再多钱也难以赶上。”

当前实现量子霸权绝非易事。

5. 后量子公钥密码正式启动时间?

后量子密码,作为未来 5-10 年逐渐代替 RSA、Diffie-Hellman、椭圆曲线等现行公钥密码算法的密码技术,正被越来越多的人所了解。目前,美国国家标准技术研究所 (NIST) 正在制定的新一代密码技术标准,正是后量子密码标准。

1.1.1,后量子密码是什么?

后量子密码是能够抵抗量子计算机对现有密码算法攻击的 新一代密码算法。

所谓“后”,是因为量子计算机的出现,现有的绝大多数公钥密码算法(RSA、Diffie-Hellman、椭圆曲线等)能被足够大和稳定的量子计算机攻破,所以可以抵抗这种攻击的密码算法可以在量子计算和其之后时代存活下来,所以被称为“后”量子密码。也有人称之为“抗量子密码”,说的都是一个意思。英文中的表述是:"Post-quantum Cryptography (PQC)",或者 "Quantum-resistant cryptography"。

1.1.2,为什么需要?

1)量子计算机很强大,但利用其强大算力的前提是:存在能高效解决问题的量子算法,否则量子计算机没什么用,反而因为其高昂的成本带来劣势。数据:5 量子比特的量子计算机造价在千万美元左右。

2)量子计算机现有的一些强大算法/应用包括:密码算法安全性、数学计算、机器学习等。

3)对于密码算法安全性,主要是针对公钥密码算法:

3.1)公钥密码算法安全性依赖的数学问题可以被高效的量子算法所解决。由于底层依赖的数学问题被解决,所以这些公钥密码算法不再安全。这些数学问题包括:离散对数 (及椭圆曲线版本)、大整数分解等。这直接影响目前使用的 RSA、Diffie-Hellman、椭圆曲线等算法。著名的量子算法是 1994 年的 Shor's algorithm。

3.2)关于对称密码算法和哈希函数(例如 AES、SHA1、SHA2 等),虽然有量子算法可以理论上攻破,但这个算法的影响有限,且有很多限制条件。著名的量子算法是 1996 年的 Grover's algorithm。

4)对于公钥密码算法,量子计算机对安全性的影响:

4.1)完全攻破目前广泛使用的公钥密码算法

4.2)增大参数的长度没有用。有人说:把 RSA 的长度从 1024 加到 2048 比特甚至更长,不就安全了吗?答案是:对于现有的经典计算机和算法,这样是可以的。但对于量子计算机和算法,这是徒劳的(除非 RSA 的长度增大到 1GB 或更长。但这样的话,算法还能用吗?对于其他算法呢?)

4.3)需要全新的公钥密码算法

5)对于对称密码算法,量子计算机对安全性的影响:

5.1)降低现有算法的安全性:安全性从 k-bit 降低为 k/2-bit

5.2)增大参数的长度有用

5.3)把密钥长度或哈希的长度加倍即可,例如:AES-128 升级至 AES-256,SHA-256 升级至 SHA-512 等。但这并不是必须的,原因后面会进行介绍

6)攻破 RSA-2048 的预计时间和开销:2030 年,量子计算机,10 亿美元,核电站 (PQCrypto 2014, Matteo Mariantoni 的预估)

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关于量子计算机,再介绍几个结论:

(1)量子比特数量重要,但更重要的是质量。目前建造的量子计算机(例如 Google 的 72 qubit 芯片)中,qubit,也就是量子物理比特的质量很差。由于量子相干等物理机制,必须引入纠错机制,但需要成百上千个量子物理比特进行纠错,来实现一个量子逻辑比特的功能

(2)攻破现有的公钥密码算法需要几千甚至几万个逻辑比特。结合上面一点可以看到,建造量子计算机仍处在很初级的阶段

(3)D-Wave 建造的 D-Wave 2000Q “量子计算机” 实际上是量子退火算法的,并不是真正意义上的普遍适用的量子计算机

(4)对于量子算法(例如 Grover),需要指数级别的内存,因此 Grover 算法的威胁不如 Shor 的算法那么紧迫

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用 NIST 后量子密码团队负责人 Dustin Moody 在 AsiaCrypt 2017 会议上的 Talk 概括一下:

可以看到:

(1)公钥密码算法:红色叉,需要后量子密码算法代替

(2)对称密码算法:蓝色框,不那么紧迫需要新算法代替。可以通过调整参数解决

1.1.3,我们需要什么样的?

显然,是后量子密码算法。更准确的说,是后量子密码技术标准。密码实践中的一个重要结论是:不要自己造轮子(除非你是大佬)。我们现在使用 RSA、Diffie-Hellman、椭圆曲线等算法正是在被定为国际标准后,才逐渐进入应用领域的。

后量子密码算法应该:

(1)安全:不仅要在现在的计算条件下安全,也要在量子计算机下安全

(2)运行速度快:现有的结果显示,相同安全强度下,后量子密码的计算速度可以超越现有公钥密码的计算速度

(3)通信开销合理:实践中几乎不会使用一个公钥/密文大小达到几 M 甚至更大的算法。目前的 RSA-2048 公钥大小约为 256 bytes,椭圆曲线大约为 64 bytes。最好的后量子密码算法的公钥大小在 1KB 左右

(4)可被用作现有算法和协议的直接代替,例如:公钥加密、密钥交换、数字签名等

(5)更广应用场景:例如:同态加密 (Homomorphic Encryption)、属性加密 (Attribute-based Encryption)、函数加密 (Functional Encryption)、不可区分混淆 (Indistinguishability Obfuscation) 等高级密码学应用

6. 火狐量子和谷歌浏览器哪个更好用?

火狐今年推出了全新的浏览器核心,所谓的量子浏览器。实际体验效果相比原来的老版的火狐浏览器要强非常非常的多。

但是因为这次全新的浏览器核心也导致另外一个问题,就是原有的一些插件不能够在新版的浏览器上使用了。

带来的好处就是从谷歌浏览器上移植插件到火狐浏览器上,变得非常的简单,所以说现在有大量的插件可以使用,只是原来的那些老的插件会不太好被使用了。

就我个人而言,这两款浏览器都有在使用,但是火狐只是为了去检测一下兼容性的问题,而谷歌浏览器才是我的主力使用的浏览器。

所以如果非要让我选择的话,我还是会选择使用谷歌浏览器,而不是把火狐浏览器作为主力使用的浏览器。这个与浏览器的好坏都没有关系,只是一个使用习惯以及路径依赖的问题。

如果非要对比两者的性能的话,可能火狐推出的量子浏览器的性能还会更高一筹。

但是我个人感觉这种性能的比较没有什么太大的意义,因为都已经非常非常的优秀和非常非常的快。

所以你习惯使用哪款浏览器就使用哪款浏览器吧,不用太过于纠结这个问题。

各位看官,您平时使用的是什么样的浏览器呢?欢迎在评论区中一起讨论。

如果喜欢我的话,就给我点赞并关注我吧。

7. 如何评价Google率先实现量子霸权?

这种科技方面的我也不太懂,什么叫谷歌“量子霸权”?我只知道科技越发展,社会才能进步。人类生产生活方式向好的方向发展就是好的事情。短期内传统计算根本不会被代替,慢慢的就会多家科技巨头齐头并进。还有我想说的就是,Google 的安卓系统我在用,搜索引擎我根本不用Google ,只用百度。

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