看过《流浪地球2》的,都还记得MOSS吧? 作为智能量子计算机,不仅算出了地球危机,还能上传数字生命、指挥行星发动机建设啥的。 给人的感觉是没有啥是它不会干的。 吴京追着问小机器人你老大是不是MOSS的视频也一度冲上热搜 现实中,目前的量子计算机当然没这么强。 不过比起前几年,现在量子计算机能做的事是越来越多了。 例如,我国就在量子计算上取得过不少进展,在新闻里经常能看到。 不止国内媒体会跟踪,外媒对中国的量子计算动向也很关注,他们报道的新闻还在圈里引发过不少争议。 就拿最近中国搞出新算法的事来说吧。 不久前,清华、浙大等单位的研究人员,在论文里说发明了一种新的算法,只用10个超导量子比特就实现了48位的因式分解。 用这种算法,只用372个量子比特,就能破解当前主流密码系统(RSA2048密码)。 科学家在做量子计算机实验 这个成果一出,立刻在圈里引来了不少关注,啥反应的都有。 比如,一个名叫RogerGrimes的安全专家(也是个作家)就急了。 他得知这个消息后,在英国《金融时报》上说道:这意味一个政府可以获取其他政府的机密,就像电影里那样。 因此,他呼吁,还不赶紧建立数据保护清单,还等啥呢! 有的专家则对中国的成果提出了质疑。 像PeterShor(第一个提出量子计算机可以破解RSA的大牛)和ScottAaronson(量子计算优越性理论提出者),都认为这种算法太费时间,而论文里没提怎么解决算法的运行速度问题。 咦,不就是找到一个新量子算法嘛,咋就能引发这么大的风波呢? 因为这意味着,不用等到未来,理论上,现有技术水平下的量子计算机,就能破解当今主流的密码系统。 此前,人们觉得破解密码,得需要上万个量子比特。 然而如今,人们做出的量子计算机里,最多也不到500个量子比特。 也就是说,目前RSA密码还是安全的。 但这次,中国团队的新算法,可以让性能不够强的量子计算机,破解RSA2048密码。 如果这个突破是真的,那么中国在量子计算方面又创造了历史。 别觉得惊讶,事实上,中国在量子计算领域,一直在设立新标杆。 像在硬件领域,我国是世界上唯一在光量子和超导量子两种物理系统中,都达到量子计算优越性里程碑的国家。 在光量子计算上,我国有九章二号量子计算原型机。 在处理复杂的数学难题时,九章二号的计算速度,比目前最快的超级计算机快快亿亿亿倍(没错就是亿亿亿倍),刷新了世界纪录。 九章二号整体装置图 在超导量子计算上,我国有祖冲之二号量子计算原型机。 祖冲之二号已经拥有66量子比特,在算量子力学的问题时,计算速度比目前最快的超级计算机快7个数量级。 就计算复杂度而言,也比谷歌的超导量子计算原型机悬铃木(有53个量子比特比特),高了6个数量级。 正因为我国在量子计算上的成就太多了,美国知名科普杂志《科学美国人》,还曾专门讨论过中国在全球量子竞赛中取得领先这个话题。 既然我国在量子计算上相当有实力,为啥PeterShor等专家对我国量子团队做出的最新成果,态度这么保守呢? 是不是他们觉得中国团队超过了他们,他们不爽,就吃不到葡萄说葡萄酸呢? 这个,还真不一定 我国在量子计算上固然强,但发达国家在量子计算领域也不差。 就说量子算法这块吧,这次中国提出的新算法,可以说是量子近似优化算法(QAOA算法)的改进版。 而QAOA算法就是美国科学家最先提出的。 此外,用于量子化学的VQE算法,用来验证量子计算机性能的量子随机游走算法,也都是外国科学家提出的。 而在硬件上,美国的IBM等公司,也算得上量子计算的前列。 不知道大家还记不记得,去年11月9日的IBM年度量子峰会上,IBM公司推出了拥有433个量子比特的Osprey芯片,约是此前Eagle(127量子比特)的三倍。 据一些外媒透露,今年IBM还有可能推出,首台超过1000个量子比特的通用量子计算机Condor。 从量子计算领域的专利申请数量来看,发达国家,尤其是美国,在量子计算上的创新能力,还是不容小瞧的。 截至2022年9月,各国在量子计算专利申请上的占比 假如不看研究机构只看企业的话,发达国家也不比中国落后。 总之,那些外国专家未必因为酸,才说不看好的话。 虽然像Roger那样宣传中国威胁论的话,咱们可以直接无视; 但那些正经提出质疑的,有必要细品品,这样对中国的帮助会更大。 我看了一圈,发现有两个人的分析挺有代表性的,值得好好看看。 一个是SteveBrierley(量子软件公司Riverlane的首席执行官)的分析。 他的看法是,中国团队的方法不可能奏效,因为中国研究人员思路是让多个计算机能够同时运行,而不是试图应用计算机的量子特性,这个方向恐怕偏了。 SteveBrierley 另一个是BruceSchneier(计算机安全和密码学专家)的评论。 他说,中国人的论文我看了,他们用的是德国数学家Schnorr的方法,可Schnorr的方法是有争议的。 Schnorr提出的方法,算位数小一点的数还行,要是算位数大的数,可能就不灵光了。 在进行完分析后,BruceSchneier并没有否定中国团队的成果,还强调这是需要认真对待的事情。 BruceSchneier 像这样的批评,我觉得就很纯粹。 当然啦,他们的批评也不见得就对。 因为,虽然怎么搞量子计算,业界有一个大的方向,但具体走哪条技术路线,没人知道。 即便在某个技术路线上取得新突破,占据领先位置,也不代表就真把其他人甩出几条街。 毕竟,目前全球的量子计算研究处于多种技术路线并行发展阶段。 像算法、软件方面就是百家争鸣的状态,在开源社区里,能看到各种类型的开发平台、算法软件工具啥的。 科技巨头们推出的量子计算云平台 在硬件上,人们也在尝试各种物理系统,像光量子、超导量子、离子阱、量子拓扑啥的。 谁能挺进决赛圈,现在根本看不出来。 但这不要紧,既然大家都在坚持投入做研究,不愁做不出量子计算机来。 至于会是谁最先搞出来,姑且拭目以待吧。