谷歌(GOOG.US)的量子AI部门创始人及领头人Hartmut Neven近日在博文中发布了谷歌(GOOGL.US)最新款量子芯片Willow,被誉为能媲美ChatGPT的震撼级突破。受此消息带动,谷歌的母公司Alphabet股价于12月10日逆市大涨超5%,同日纳斯达克指数(IXIC.US)下跌0.25%,道琼斯工业平均指数(DJI.US)跌0.35%。
Willow的厉害突破之处包括:
1)在传统的计算机世界里,信息以数位(bits)储存,不是1就是0,量子计算则使用量子比特(Qubits)进行储存,包括1或0的确定态,同时表示0和1的叠加态。也就是说,量子计算能够处理比传统计算大得多的数据量。
通常量子比特越多,出错的机会越高,这是量子计算发展面临的最大挑战之一,而Willow能够随着量子比特的规模化扩张而“指数级”地减少错误,这解决了量子纠错领域的一个关键挑战,该领域已经研究了近30年。
2)谷歌采用随机电路采样(Random circuit sampling,RCS)基准来衡量Willow的性能——RCS提供了对设备量子电路体积的全面评估(一种考量电路结构并反映模拟它所需的最小经典资源的测量方式),数值越高表明计算机功能越强大。
Willow以此基准衡量的性能惊人:在不到5分钟的时间内完成了一个标准的基准计算,这将花费当今最快的超级计算机的10万亿(即10的25次方)年的时间——这个数字远远超过了宇宙的年龄。
利与弊
无疑,Willow芯片是量子计算的一大突破,而且随着计算能力的大幅提升,将可解决许多当前计算机无法解决的问题,从而为多个领域带来突破,包括医疗、科学和金融。
不过,有加密货币业界人士担心,随着算力的提高,密码或不再安全,加密信息能够轻松被解读。算力的提高也将加快挖矿的进程,限定了供应量和因为当前算力而限定了挖矿时间的比特币,有可能提前被挖完;比特币挖矿用的SHA-256算法和数字签名算法ECDSA将很容易受到量子解密的攻击。
谷歌透露,该芯片有105个比特量子,但其未来将会建立一个拥有100万比特量子的系统。业界所担心的问题是,超导比特量子这种技术需要强冷却,谷歌要使用大量超导比特量子建立量子计算机,温度将会成为一个大问题,冷却技术或限制了比特量子的堆叠规模。
此外,谷歌的Willow芯片尚未有真实应用案例,而其针对性解决的问题都是已经限定问题框架的,因而能完成,而且这些任务和基准在实际应用上意义不大,Willow需要定义和解决真实的问题,才能突出其价值。
结论
无论Willow芯片有多少不足之处都好,其发布意味着量子计算实现了一个新的突破,这对于人类文明发展来说都具有举足轻重的意义。
除了谷歌之外,英伟达(NVDA.US)、IBM(IBM.US)、微软(MSFT.US)、英特尔(INTC.US)等都在研发量子计算技术,此外还有众多的初创企业和大学附属企业在研发这一技术,耶鲁大学教授创立的超导量子计算机开发者Quantum Circuits,其量子系统就拥有错误检测功能,并且可进行高保真可扩展计算,这家初创公司于今年8月获得了6000万美元融资。
受谷歌量子计算芯片带动,A股量子通信板块于12月11日表现活跃,2020年起专注量子计算业务的国盾量子(688027.SH)及其关联公司科大国创(300520.SZ)均曾一度涨超10%,投资科大国盾的浙江东方(600120.SH)当前涨7.83%,而重点发展量子密码技术的格尔软件(603232.SH)涨停。
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