神起谷歌：量子计算机诞生究竟意味着什么？

作者： 虚声
来源微信公众号：虚声
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10月24日，谷歌宣布：第一台量子计算机诞生，它的芯片拥有54量子比特。

谷歌介绍，它可以实现传统架构计算机无法完成的任务，如今世界超级计算机需要计算1万年的实验课题，量子计算机只用了200秒，是传统计算机的1.5万亿倍。

当然根据IBM的说法，这个200秒搞定传统计算机万年计算量的说法有些夸张。然而从长远看，并不夸张。因为随着量子比特的增加（比54个量子比特更多），量子计算机的运行能力会大幅提升。因此这个看起来恐怖的速度，对量子计算机来说只是开始，未来普通计算机在量子计算机面前，有如算盘之于计算机。

——多希望这是一家中国公司的产品。

量子计算机为什么这么牛？因为它的原理和传统计算机有着本质的不同：

传统计算机中的一个比特（bit）可以将信息存储为0或1，而一个量子比特（qubit）可以同时为0和1，这便是“叠置”的属性。如果你有2个量子比特，就会有4种可能的状态，3个量子比特就能表示8个状态，以此类推。因此只需53个量子比特就可以模拟1016种状态，而这个数字已经超出了当今超级计算机的运算能力。

认证

这么牛逼的东西是概念么？当然不是。

权威刊物《自然》用这台量子计算机做150周年版的封面，说明它从各方面已经超越概念阶段，即便现在还不完善，但依然是信息时代前进的关键一步。

美利坚“未来女总统”，现任总统特朗普之女，大美妞伊万卡，第一时间发推特“宣告量子霸权”。对量子计算机来说，这相当于一个半官方认证。

对伊万卡来说，这是一个摆脱“花瓶”的时刻。虽然她看起来像花瓶；但未来要混政治圈，一定要撕掉花瓶标签。而她非常聪明地认识到问题的关键，所以这个时候站出来宣布“量子霸权”，听起来很爷们，实际上表现出过人的政治天赋。由此可见特朗普的家庭教育非常之成功。

谷歌布局

13年前，谷歌科学家开始探索一个新的想法，就是用量子计算来加快机器学习的速度，并催生了谷歌AI量子团队。谷歌由此而进入量子计算领域。

2014年，美国物理学会院士John Martinis加入了谷歌，担任谷歌量子硬件首席科学家，领导构建量子计算机的工作。两年后，量子计算理论首席科学家Sergio Boixo将团队的工作重点聚焦到了量子优势性计算任务上来。

——单个公司能云集如此牛的科研团队，一方面是壕气，另一方面也体现出野心与格局。中国公司中，也只有华为在科研方面有类似的野心。

据说谷歌的明星科研团队，并没有立刻出成绩，直到2018年10月之前，进展都有限。2018年10月，谷歌因加州野火久扑不灭，暂时关闭实验室；科学家被迫休假，但就在这期间催生出新思路，实现了飞跃。

——肯花13年时间深耕一个科研领域、持续投入，对一个公司来说非常不容易。应该对谷歌表示敬意。希望中国也能多一些类似的公司，在科技领域深耕投入。看看大A那些上市公司，大把营销费用几十亿、上百亿，科研费用少得可怜。

——未来如果回顾历史，会发现谷歌非常幸运，仅仅用13年时间就搞出来第一台量子计算机。这项成绩可能会比谷歌历史上任何成就都大。

谷歌CEO桑德尔·皮查伊称：

在量子计算机面前，谷歌原来那些轰动全球的计算机识别猫、AlphaGo战胜李世石，都不算啥。只有莱特兄弟的第一次飞行，才能与之相提并论。

个人认为，皮查伊虽然是谷歌CEO，但他没有真正认识到量子计算机的真实价值。

因为量子计算机，可能是人类文明进入信息时代的一把钥匙。

技术工具与文明简史

回顾人类文明史就会发现

这个世界，只有科技进步才是真正的进步。每一次科技进步，都会带来真正意义上的发展。按照历史大周期规律，人类文明史每一个台阶，都意味着科技进步。

为了把问题说得更清楚一些，对文明简史做一个回顾。

原始文明时代，最牛的计算方式：东方是这个伏羲八卦图。不要以为它是算命用的，它实际上是记忆和运算用的，代表原始文明和奴隶文明最先进的生产力。

西方大概要属英国巨石阵。巨石阵的主轴线，记录了夏至日早上初升的太阳方向；其中两块石头的连线，代表着冬至日太阳落山的方向。其实它应该是一个古老的天文观测台，也是用来信息储存和计算的。

农历文明时代的科技，其实是历法。

东方中国，从夏朝的第一部夏历开始，出现过商历、周历、西汉太初历、隋唐大衍历、皇极历等，前后一共产生了102部历法。每一部历法其实都意味着知识的储存和计算方式。

西方苏美尔人的60进制计算，其实也是一种计算方式。这些对后世影响很大。

农耕文明，计算工具是算盘。

罗马算盘又称沟算盘，是古老的计算器，盘上竖有小槽，内塔有小珠，下槽有四珠，每珠表一，上槽一有珠，每珠表五，槽间有数位个、十、百（对应的拉丁字母：I 、X、C）。

中国算盘也是五进制计算方法，对日后的知识普及影响不可估量。特别是有了算盘之后，中国才出现真正意义上的商帮。

16世纪，出现了人类历史上第一款计算器——帕斯卡计算器。人类运算能力空前提高，于是在17世纪工业文明爆发，制造机械的能力大幅度提升。

1823年，被称为计算机之父的巴贝奇在英国政府的资助下，开始20位数的计算机开发。他用了11年时间，从数学原理，到机械实现，做了详细的规划。这是第一次将复杂函数转化为差分方式并利用计算机进行计算。1855年，一家公司按照巴贝奇的方案制造了第一台现代意义上的计算机。

这玩意再次提升了人类的运算能力。于是十九世纪后半期，美国、德国在工业化道路上飞速发

展，日本在搞明治维新，清帝国也在搞洋务运动，整个世界出现一场财富大爆发。

1936年，图灵设计出通用计算机，再次提升了人类的计算能力。于是有了二次世界大战之前的一波社会发展，飞机、坦克、甚至火箭这些精密机器可以实现批量化生产。

1949年，冯·诺依曼设计出电子管结构计算机，奠定了现代计算机之根基。人类运算能力又一次实现质的飞跃。于是二战之后，出现一波世界性经济腾飞。美国、苏联、德国、日本的精密机器淹没全世界，美国人完成阿波罗登月计划。

1977年6月5日，第一款Apple II电脑上市，搭载MHz6502微处理器、4KB内存以及用以读取程序及数据的录音带接口。

互联网时代由此而开启。因为互联网的到来，美国在冷战中战胜苏联，在经济上压制住德国和日本。美国先后出现微软、苹果、脸书、亚马逊等一系列基于互联网的科技巨头。连战争都从原始的机械战争演变成电子战。

中国也抓住机会，孵化出阿里、腾讯、美团、百度等互联网巨头。

看到了么？每一次计算工具的更新，都意味着社会的巨大进步。科技每一次进步，都伴随着王朝的兴衰起伏。可以说自古以来的大国博弈，本质上就是科技博弈。

科技博弈的本质之一，其实就是计算工具的博弈。

真正的内涵

真正的量子计算机的出现，可以把人类的计算能力提升到前所未有的高度。

如今这个时代，意味着工业文明走向巅峰，而信息文明即将到来。什么意思呢？

现阶段5G已经成熟、并且正在投入运用；它是无人汽车和智慧城市的基础。

大数据在蓬勃发展、等待下一波质变，关键点可能就是算法的革新和运算能力的提升。

人工智能看似近在眼前、可能远在天边，关键点还在算法和运算能力上。人工智能时代需要的数据和运算能力呈指数级增长。

物理网概念也提出很久了，其基础也是需要海量的数据和崭新的算法。所谓的万物互联，本质就是万物皆为“数”，或者量化为数据。

所有这一切都指向一个核心，即一种超级计算工具的诞生。而量子计算机无疑就是那众望所归的超级工具。谁先攻克那个新工具，谁就在未来占据制高点。这就好比十七世纪英国搞工业革命占据先机，从英伦三岛变成日不落帝国一样。

量子计算加人工智能可以构成信息文明的根基：

宏观上可以挖掘相对论领域中的宇宙奥秘，微观上可以解析生命内部的微观奥秘，可以制造超级病毒，也可以制造超级解药。

人类可以前所未有的伟大，自己创造一个属于自己的世界；也可以前所未有的渺小，在人工智能面前变得笨拙不堪。

战争也将从电子战升级为数据智能战，由此而引发国际格局的洗牌和裂变。

个人对这款量子计算机表示真心实意的高兴。

因为这是真正意义上的科技进步。

高兴之余，有些忧虑。因为谷歌是一家美国公司。如果美国真的在量子霸权中取得突破，那么美国的实力会有一个实质意义上的提升。希望中国在相关领域也不落后，不用多久也能拿出自己的科技产品，就像之前发射第一颗量子卫星一样。

谷歌这款量子计算机还很原始，仅仅是量子计算时代万里长征的第一步。之后是八仙过海各显神通之时。今年9月份在合肥举办的新兴量子技术国际大会，潘建伟在白皮书指出，量子计算研究可以沿如下路线开展：“第一个阶段是实现量子优越性，即针对特定问题的计算能力超越经典超级计算机，这一阶段性目标将在近期实现；第二个阶段是实现具有应用价值的专用量子模拟系统；第三个阶段是实现可编程的通用量子计算机，还需要全世界学术界的长期艰苦努力。”按照这个说法，谷歌这款计算机卖出第一步，实现了量子优越性。

真正的量子计算机到来——

不是神奇，不是神器；

而是神起，诸神崛起。