来源： 老冀说科技 | 作者：高敬原

“俄罗斯、中国，以及所有计算机科学的强国，很快都会加入国家层级的AI竞赛，这很可能会引发第三次世界大战。”特斯拉创办人伊隆．马斯克（Elon Musk），曾经这么提醒世人人工智能（AI）潜在的危险性。

AI无疑是重要的科技趋势，当全球都在设想AI将对社会带来的冲击时，可以快速分析、整合庞大数据，进一步影响AI学习能力的量子计算机（quantum computer），虽然离商业化仍有一段距离，却是你我从现在就该开始关注的焦点。

量子计算机并非科幻小说的情节，跟一般计算机相比，量子计算机拥有极快的运算速度，传统计算机用简单的0与1位元（bit）来储存信息，而量子计算机可以将0或1、0与1相互叠加，处理更多、更复杂的信息。

简单来说，可以把传统计算机想象成单一种乐器，量子计算机就象是众多乐器组成的交响乐团，能够一次同时演奏不同的段落。也就是说，一台量子计算机可以在短时间内完成一般计算机需要花上数十年才能解决的问题，因此被称为“下个时代的运算工具”。

（图片来源：IBM）

高速运算优势，却也可能引发危机

量子计算机的高速运算优势，可以让大量数据在极短时间运算完成，可以对未来社会、生活带来许多好处。

例如，量子计算机可以打造精准的气候模型，帮助人类立即分析所有气象资料，仔细分析气候影响区域与时间，让天气预报更精准；量子计算机还能帮汽车规划最佳行驶路线、避开拥堵路段，商业化应用后将能协助物流业做更加完整的物流运送规划；就研发而言，药厂可以让量子计算机分析各种成分的交互作用、尝试各种成分组合，除了能让新药研发过程加速，更能大幅缩短新药上市时间以及降低研发成本。

不过，看似方便的新科技，也可能如同打开潘朵拉的盒子一样危险，台湾工研院产经中心经理林泽民就以虚拟货币的公钥与私钥举例，传统计算机要解开私钥约需耗费1092亿年，但在量子计算机的帮助下，100量子位元的量子计算机只需要三个小时就能破解。因此，目前美国、日本为了应对量子计算机时代，都开始投入新密码架构的研发。

但就目前所知，还没有任何国家政府为量子计算机未来做好准备，例如将计算机升级、使用RSA加密算法等。不过，各家科技巨头早已投入资源抢先布局。

科技巨头投入研发，争夺“量子霸权”

近几年IBM、Google、微软、英特尔等各家科技大厂都纷纷投入量子计算机大战。英特尔、IBM都在今年的国际消费电子展CES上展示最新的量子计算机芯片，而微软更是从12年前开始投入量子运算研究，在去年12月推出一款协助开发者开发量子计算机的软件的程序语言“Q#”。微软量子计算机团队负责人霍姆达尔（Todd Holmdahl）表示，量子计算机预计五年内进入商业市场，若达成此目标将会是科学的一大进展。

各家大厂磨刀霍霍投入大量资源做研发，为的就是达到“量子霸权（quantum supremacy）”的目标。

“量子霸权”是2012年由加州理工学院物理学家焦恩·普瑞斯基尔（John Preskil）所提出的概念，意思是当量子计算机发展到50量子位元（qubit）时，运算能力将会超越世界上所有计算机，具有解决传统计算机所解决不了问题的能力。

IBM

去年11月，IBM宣布研发出界第一台50量子位元（qubit）的量子计算机，在CES 2018中正式亮相。

1998年IBM就开发出第一个量子位元，在公开展示50量子位元计算机内部结构时，IBM研究主管Jeffery Welse表示，目前所遇到最大的挑战是温度，因为量子位元可能因为噪音等干扰导致数据流失，为了将干扰降到最低，必须将处理器放置在比太空还冷上250倍的低温环境中。

Jeffery Welser谈到，IBM有信心在来十年内打造出一台具备50到100量子位元的量子计算机，“只需要几分钟的时间，就能得到传统计算机花费五天运算才能得到的结果。”虽然目前IBM量子计算机的应用大多仍处于科学研究阶段，但50量子位元（qubit）的出现，也激起不少人对于量子运算的期待与想象。

英特尔

英特尔同样在CES 2018上展示了49量子位元（qubit）的测试芯片，英特尔实验室负责人Michael Mayberry博士谈到，将量子计算机商业化是各家公司的最终目标，不过他预估仍需要5到7年的时间才能实现。

因为量子计算机要能够商业化，必须要达到100万量子位元以上才合格，以目前49量子位元的成果来看，在工程规模化上还有很长一段路要走。

Google

Google在本周公布了拥有72量子位元（qubit）的处理器，是目前全世界量子位元最多的处理器，未来若能逐步将处理器的错误率降低，让整体状态更加稳定，那么让过去大多存在于实验室中的量子计算机实现“量子霸权”、普及应用的那天也就不会太远了。

虽然各家大厂努力投入研发，但目前所有人都面临“量子位元”、“温度”两大影响商业化的难题。如同IBM研究主管Jeffery Welse所说，量子位元十分脆弱，必须在约零下273度的环境运作，而要打造这样的环境目前技术上相当困难；而目前49、50量子位元远远不及商业化100万量子位元的标准，因此预估还要5到7年才能够实现此目标。

资料来源：VentureBeat、WshingtonPost、FT