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        “九章”問(wèn)世,你了解量子戰(zhàn)爭(zhēng)嗎?

        2021-09-16 09:50:36阿碩
        科普童話·神秘大偵探 2021年4期
        關(guān)鍵詞:汪汪量子計(jì)算機(jī)

        阿碩

        汪汪快報(bào)

        12月4日,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布該校潘建偉等人成功構(gòu)建76個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章”,求解數(shù)學(xué)算法高斯玻色取樣只需200秒,而目前世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)要用6億年。這一突破使我國(guó)成為全球第二個(gè)實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國(guó)家。

        俄羅斯媒體刊文指出,中國(guó)的量子計(jì)算原型機(jī)比現(xiàn)有最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)快100萬(wàn)億倍,擁有如此強(qiáng)大計(jì)算能力的設(shè)備軍事潛力巨大。中國(guó)軍方也對(duì)這非常有興趣,尤其是安全系統(tǒng)和特定武器中使用的人工智能技術(shù),正在考慮制造完全由計(jì)算機(jī)控制的新一代戰(zhàn)機(jī)的可能性。

        汪汪:200秒只是短短一瞬,6億年早已是滄海桑田。

        打開(kāi)“量子之門”

        量子是什么?根據(jù)量子理論,量子是最小的、不可再分割的能量單位。物理書(shū)上提到的分子、原子、電子,其實(shí)都是量子的不同形式。可以說(shuō),我們的世界由量子組成,我們每個(gè)人都是“24K”純量子產(chǎn)品。

        在我們?nèi)粘I畹暮暧^世界里,物體的位置、速度等,都可以通過(guò)經(jīng)典力學(xué)精確測(cè)算。但在微觀量子世界里,卻有著截然不同的奇妙物理規(guī)則,最有代表性的是“疊加”與“糾纏”。

        在宏觀世界,任何物體在某一時(shí)刻都有確定的狀態(tài)和位置。但在微觀世界,量子卻同時(shí)處于多種狀態(tài)和多個(gè)位置的“疊加”。

        物理學(xué)家薛定諤曾用一只貓比喻量子疊加:箱子里有一只貓,在宏觀世界中它要么是活的,要么是死的。但在量子世界中,它可以同時(shí)處于生和死兩種狀態(tài)的疊加。

        如果用一個(gè)人來(lái)比喻,他不僅同時(shí)處于生和死兩種狀態(tài)的疊加,還可以同時(shí)身處多個(gè)地點(diǎn),比如既在北京又在上海。

        更難以想象的是,量子的狀態(tài)還經(jīng)不起“看”:如果你去測(cè)量,它就會(huì)從多個(gè)狀態(tài)、多個(gè)位置,變成一個(gè)確定的狀態(tài)和位置了。也就是說(shuō),如果你打開(kāi)“薛定諤的箱子”,貓的疊加態(tài)就會(huì)消失,你會(huì)看到一只活貓或一只死貓。而“量子人”的“分身術(shù)”也會(huì)消失,他會(huì)出現(xiàn)在北京或上海。

        疊加已經(jīng)很奇妙,但當(dāng)兩個(gè)量子“糾纏”在一起,那種奇怪連愛(ài)因斯坦都難以接受。

        根據(jù)量子理論,如果兩個(gè)量子之間形成“糾纏態(tài)”,那么無(wú)論相隔多遠(yuǎn),當(dāng)一個(gè)量子的狀態(tài)發(fā)生變化,另一個(gè)也會(huì)“瞬間”發(fā)生相應(yīng)變化。愛(ài)因斯坦曾把這一現(xiàn)象稱作“鬼魅般的超距作用”。

        汪汪:太難理解了,我好像懂了,又好像啥都沒(méi)懂。

        ”九章“到底有多神

        九章是一種使用量子力學(xué)的計(jì)算機(jī),但它不是簡(jiǎn)單的“進(jìn)階版”計(jì)算機(jī),和我們現(xiàn)在所理解的“電腦”差別很大。如果經(jīng)典計(jì)算機(jī)是蠟燭,量子計(jì)算機(jī)就是電燈泡,二者都是為了發(fā)光,但是點(diǎn)亮方式不同、照亮范圍也有區(qū)別。即使你不斷改良蠟燭,也做不出來(lái)電燈泡。

        九章在某個(gè)特定問(wèn)題上的計(jì)算能力遠(yuǎn)超現(xiàn)有最強(qiáng)的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。它還可以通過(guò)量子計(jì)算機(jī)建立量子通信網(wǎng)絡(luò)和量子互聯(lián)網(wǎng)等。

        在實(shí)用性上,九章也大有作為,如密碼破譯、大數(shù)據(jù)優(yōu)化、材料設(shè)計(jì)等,都可以獲得量子計(jì)算機(jī)的支持,從而解決重大的問(wèn)題,并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值??茖W(xué)家預(yù)言,量子計(jì)算機(jī)會(huì)被廣泛使用,甚至每個(gè)人都可以使用。

        量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展,會(huì)為人工智能加持,從而減少AI應(yīng)用方面的錯(cuò)誤,并創(chuàng)造出允許早期診斷問(wèn)題的智能系統(tǒng),讓你家里的語(yǔ)音助手更聰明。如果運(yùn)用量子計(jì)算機(jī),只要其計(jì)算速度快過(guò)經(jīng)典計(jì)算機(jī)100~1000倍,就有可能讓篩選藥物前期分子的效率提高到90%以上,費(fèi)用減少。

        此外,量子計(jì)算機(jī)的快速運(yùn)算還有平常卻廣泛的運(yùn)用。例如,送貨車如何選擇最有效率的路線送貨,可以借助量子計(jì)算機(jī)的幫助。這也絕非“大材小用”。

        汪汪:之所以將這臺(tái)量子計(jì)算機(jī)命名為“九章”,是為了紀(jì)念中國(guó)古代數(shù)學(xué)專著《九章算術(shù)》。

        量子計(jì)算

        在去年8月,美空軍進(jìn)行了人工智能大戰(zhàn)王牌飛行員的演習(xí),在5輪模擬空戰(zhàn)中,人工智能以5:0的比分擊敗人類飛行員。同一個(gè)月,我國(guó)也進(jìn)行了一場(chǎng)人工智能大賽,但卻是無(wú)人機(jī)和無(wú)人機(jī)之間的智能對(duì)抗,整個(gè)過(guò)程沒(méi)有飛行員參與,全是人工智能算法進(jìn)行較量,這一理念比美國(guó)還要超前。若將來(lái)量子計(jì)算與人工智能算法結(jié)合,人工智能將進(jìn)化到“超智能”,如果基于量子計(jì)算發(fā)展出的智能戰(zhàn)機(jī),那么現(xiàn)役的所有戰(zhàn)機(jī)都將黯然失色。

        想象一下,你擁有最聰明的“軍師”,它具備超強(qiáng)的運(yùn)算能力,可以瞬間處理海量信息,分析出戰(zhàn)場(chǎng)局勢(shì)并找出最佳的作戰(zhàn)方案;同時(shí)它還可以破解地方的情報(bào)信息,快速找到對(duì)你有用的信息,準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出地方的動(dòng)向;最后,超厲害的計(jì)算能力甚至可以直接幫你研發(fā)更加厲害的武器,讓你掌握主動(dòng)。這就是量子計(jì)算機(jī)的厲害之處,有了它,你就有了最厲害的軍師。

        量子探測(cè)

        量子雷達(dá),被喻為洞察千里的“火眼金睛”,能夠有效探測(cè)隱身飛機(jī)和隱身導(dǎo)彈。它體積小、功耗低、抗干擾能力強(qiáng),不易被敵方電子偵察設(shè)備發(fā)現(xiàn),并易于成像。就算是夜間或是充滿煙塵等能見(jiàn)度很低的情況,它也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱身目標(biāo),削弱敵隱身飛機(jī)威脅,實(shí)現(xiàn)高精度的預(yù)警、攻擊和摧毀能力,提高部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力和生存率,還可進(jìn)一步應(yīng)用于導(dǎo)彈防御和空間探測(cè),成為未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上的“千里眼”和“順風(fēng)耳”。

        量子通信

        還記得量子具有“糾纏”的特性嗎?利用這個(gè)特性,我們可以很方便的傳遞信息。而且這種方式非常的安全可靠,誰(shuí)也無(wú)法破解,就算是在水中也可以暢通無(wú)阻。因?yàn)榱孔邮遣豢煞指罨驈?fù)制的,所以你根本不用擔(dān)心有人可以破解你想傳遞的信息。在戰(zhàn)場(chǎng)上,量子通信信道容量大、通信速率高、安全性好,可充分滿足戰(zhàn)場(chǎng)條件下對(duì)保密通信的迫切需求,令戰(zhàn)場(chǎng)通信駛?cè)搿翱燔嚨馈?,有了“安全鎖”。

        汪汪:無(wú)論是想要聰明的“軍師”,還是想要火眼金睛的隱形克星,還是想要安全的信息“快車道”,最后還有新型裝備的研制與生產(chǎn),無(wú)不滲透著“量子”的身影,未來(lái)的戰(zhàn)爭(zhēng)有相當(dāng)大的一部分是量子戰(zhàn)爭(zhēng)。

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