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好奇心ldquo害死rdquo [复制链接]

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“把人生的镜头拉远一点,不要老是特写”。

有一种战争,不见血,无硝烟,却比真刀真枪更残忍......科技之战,特别是基础研究之战。

任正非多次强调,华为在通信领域能处在世界领先水平,主要得益于:“这30年,其实我们真正的突破是数学,手机系统设备是以数学为中心的。”

中国科学技术大学的成果转化企业,合肥本源量子公司宣布:正式上线自主研发的超导量子计算云平台悟源,面向全球用户提供真实的量子计算服务。

这是一场天时地利人和的完美邂逅,奇点正在迅速到来:5G已成熟并接近运用,大数据也在蓬勃发展,人工智能也到了临门一脚的关口,中国量子计算机的实际应用,来得正是时候。

“炼丹也有溢出效应,那就是火药。”

量子计算机+人工智能,两者之间将出现正向回馈:AI会加速量子计算,量子计算也会加速AI,发展的速度和斜率将一下子陡峭起来。

量子计算作为下一代信息技术的核心,将为人类社会带来颠覆性的改变。谁先掌握能实际应用的通用型量子计算机,谁就拥有先发优势:

1、破解上帝的密码。万物皆数,“数”是宇宙万物的本原。随着量子计算机和人工智能的到来,上帝创造万物背后深藏的底层密码,将被破译出来,各种事物的运行规律也将豁然展现在人类面前,人类将因此掌握以前做梦也不敢想象的知识和能力。

2、破解社会运行的密码。当今社会黑天鹅与灰犀牛屡见不鲜,全球进入了风险冲击模式。随着量子计算机和人工智能的到来,各种社会现象原本背后的数学逻辑,各种经济大数据数据背后蕴藏的概率与危机,都将被破译出来,大数据将成为比石油和土地更重要的资源。

3、破解生命的密码。生命科学家认为,无论是基因生长组成人体器官,还是各种人类感觉、情感和欲望的产生,都是由各种演化而成的算法来处理的。随着量子计算机的产生,这些算法将被彻底破解,人体内那些被称为基因的个“小程序”将被重新编程,帮助人类远离疾病和衰老,一种能力远高于人类的超人将因此产生。

“泛览周王传,流观山海图,俯仰终宇宙,不乐复何如”?

※那么,量子计算究竟是什么?(物理哲学)

自20世纪以来,半导体产业经历了数次飞跃,计算机性能指数级增长。但传统计算机已接近现代物理的极限。

来自英国卫报:德国PDI固体电子学研究所、日本NTT基础研究实验室、美国海*等单位研制出了目前最小的晶体管,直径是皮米(0.nm)为已知最强的IBM7nm的1/42、头发的60万分之1、DNA链的1/15。《自然·物理》称,在这样的原子尺度上,电子流通常很难得到可靠地控制,电子会跳到晶体管外,导致晶体管无效。

“春风十里,单身走起,墨镜一戴,谁都不爱”。

在量子领域上,一些物理现象无法解释,传统物理学不再适用,因此传统计算机无法工作。

由于小到仅有数个原子的大小,电子有时会无视阻碍而直接通过一个已关闭的三极管开关,这种神奇的超自然现象被称为:量子隧道效应(也叫量子隧穿效应)。

人类遇到了真正的物理屏障,摩尔定律也失效了。

现在,科学家要做的就是,利用量子特性,去研究量子计算机。

在量子计算机中,量子比特可被设为0和1中任意一个,就如光子可水平或垂直极化(电磁波在传播时的方向和电磁场相互垂直,电波的电场方向叫电波的极化)。

在量子世界里,量子比特可同时处于多种态,它可以是几种不同量子态当中的任意几种归一化线性组合,这种状态即:量子叠加态。

但是,当我们通过光子探测器去确定它的值时,它就会坍缩为两种状态中的一种(参考薛定谔的猫),它就会变为水平或垂直极化状态中的一种。

也就是说,只要不被探测器观察,量子比特就处于叠加态(同时等于0和1)而无法预测其值。

量子叠加态的特性带来了极大的变革可能性。

“性灵出万象,风骨超常伦”。

降维举例(小黑板~~划重点!):

一个内存仅有n位比特的简单计算机模型,它有2的n次方种状态,n=4时,即16种。对于传统计算机,在任意一个时刻,有4位比特,它只能处于其中的1种状态。对于量子计算机,在任意一个时刻,4个量子比特都可处于叠加态,也就是能同时工作在上述16种状态中。即同样的4位比特计算机:1台量子计算机=16台传统计算机并行工作。

综上可得公式:

1台n位的量子计算机=2的n次方台n位的传统计算机并行计算。

由此可见,每多一位(逻辑比特),量子计算机的优势呈指数级增长。

《淮南子.说林训》有则寓言,叫“杨子见歧路而哭之”。杨朱听说有一只羊在道路分叉的地方走失了,不知道走哪条路去寻找,难过的哭了。传统计算机解答套路:只能是先走一条路,然后再走另外一条路,做不到两条路一起走。

量子计算机解答套路:可以像孙悟空变出很多个小孙悟空,同时走不同的路,搞平行计算。这就相当于,一台计算机,一下子化身成千千万台台计算器,同时开工做算术题。

同时,量子比特还有个难以置信的特性:它可以处于量子纠缠态。

紧密的联系使得一个量子比特发生变化会立刻反应在另一个相关的量子比特上,无论多远。

这意味着我们只需知道其中一个的状态,另一个的状态就不言而喻了。

但,操纵量子比特也相当令人困惑。

我们知道,普通逻辑门由一组输入即可得到一个确定的输出状态。

而量子门则用于,操纵处于叠加态的量子比特,改变它被观测时可能出现的状态,并最终输出一个叠加态与之前不同的量子。

因此,量子计算机会设置些量子比特,利用量子门让它们处于纠缠态,并操纵它们各个状态出现的可能性(上帝之门),再通过观测它们,使叠加态坍缩,可能的输出序列中的一种就会出现。这意味着,我们能同时进行多组不同的运算。

最终,它们的结果便是期望中的一种。

“历史是一堆灰烬,但灰烬深处有余温”。

===来自“上帝时空之门”的“小栗子”===

元和四年(公元年),河南人元微之出任监察御史的时候,奉旨到四川剑门任职。大约十几天之后,白行简和二哥白居易、陇西李杓直等人一起去曲江游玩,几个人来到慈恩寺游览,并停留了很久。

当天夜间,大家同住在李杓直位于修行里的家中。李杓直张罗酒宴,款待白氏兄弟,宴席间,白居易放下酒杯,若有所思,良久才对众人说:“元微之此刻应该快到梁州了吧?”

众人莫名其妙,白居易站起身,找出笔墨,在墙壁上题诗一首:“春来无计破春愁,醉折花枝作酒筹。忽忆故人天际去,计程今日到梁州。”

当日是二十一号,又过了十几天,有人从梁州捎来一封书信,是元微之写给白居易的,书信的末尾有一首《纪梦诗》,诗曰:“梦君兄弟曲江头,也入慈恩院里游。属吏唤人排马去,觉来身在古梁州。”

书信标注的时间也是白居易题诗的某月二十一日。

这首诗的意思很明显:元微之在当天梦到了白氏兄弟等人,大家一起在曲江头慈恩院游玩。手下的官吏忽然招呼仆人备马,元微之一下子惊醒了,醒来发现自己还在梁州。

白行简记述此事的时候,认为发生在某人身上的事情,另一个人在梦中也经历到了。

===“分身术”谢幕===

“所走的那些弯路里,藏着出路”。

恰当地利用量子纠缠和叠加态,在某些时候它的效率将大大超过传统计算机。

在一些并行计算场景中它有着得天独厚的优势。

例如:在数据库海量数据中进行检索时,传统计算机需遍历其中所有可能的匹配才能找到最终结果,而利用量子计算机中的匹配算法去寻找结果,则可节省数倍时间。

在密码学、比特币和黑客的革命性应用:

特别是在加密领域:现有的数字计算机可以通过搜索每一个可能的分解因子来达到目的,但所需的海量时间会让“解码”过程变得昂贵而不现实。

比如:要破解现在常用的一个RSA密码系统,用当前最大、最好超级计算机需要花60万年,但用一个有相当储存功能的量子计算机,不到3个小时就可破解。

量子计算机在分解因子上的效率比数字计算机有了指数级的提高,使得现有的众多安全加密系统将被颠覆。

目前,对新的加密方式的研发正在进行中:

年8月,美国国家安全局开始引入一套可以抵御量子计算机的加密方法。年4月,美国国家标准与技术研究所展开了一项为期4-6年的公共评估过程。

利用量子纠缠这一单向特质的量子加密方法也值得期待,CBInsights(全球知名的市场数据研究平台)的一份报告指出,对量子密钥分配(QKD)的兴趣预计将在年激增,QKD使双方能够生成仅对他们而言已知的共享的随机密钥,该密钥可用于加密和解密消息。

美国Illinois大学Chicago分校数学教授、著名的密码学研究专家、qmail(因特网邮件传送代理)的编写者伯恩斯坦表示,由于量子计算可能成为高级密码学的“游戏规则改变者”,因此阿伦·图灵(AlanTuring)终于找到了旗鼓相当的伙伴,解决以前无法破解的难题。

伯恩斯坦的报告

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