算力即权力
本文摘自《大数据文摘》微信公众号。个人觉得解释很清楚。算是答谢葡萄吧。非常惭愧，入茶馆以来，老是做伸手党，这次也为茶馆的兴旺尽一分力。
算力即权力
可测宇宙原子总数约为10^80，而围棋走法有2.08*10^170，如果按照深蓝战胜卡期帕罗夫的穷举套路，就算 “天河2号”出马也会举成阳痿。所以AlphaGo不计算所有的事件，而是采用蒙特卡罗模拟与人类对抗，最终曲线革命成功，但如果大BOSS“量子计算机”出战，什么抽样统计，什么概率分析，什么深度学习，没那么多废话，直接暴力枚举。就像武林各派华山论剑，潘建伟教授拿着一把AK47冲进去，管你是还是南帝北丐东邪西毒，一梭子下去，统统game over！在超强算力面前，一切都是镜花水月。
所以5月3日，第一台超越早期经典计算机光量子计算机在中国诞生后，引得整个科学界“蛙声一片”，虽然只实现了10光子纠缠，但已经往前跨了一大步。要知道，一台操纵50个微观粒子的量子计算机，对特定问题处理能力就已经超过 “天河2号”。
用于玻色子采样的单光子源和干涉仪示意图
在现代社会，无论是与民生相关的天气预报，地震海啸预测，桥梁结构分析，还是与国家相关的导弹模拟，核聚变模型检测，以及宏观经济预测，无一不依赖于超强算力。可以说，当代社会最大矛盾之一就是日益增长的数据处理与有限算力之间的矛盾。
谁最先拥有量子算力，谁就拥有最大权力。
上帝算力从何何来
量子计算机为何具有如此超强算力，又要从薛定谔的那只猫谈起，这只连通阴阳两界的萌宠，一直沉睡于量子的叠加态中，处于既生又死的状态，我们不用去怀疑这种现象是否存在，这一点上，连伟大的反对派爱因斯坦也不得不接受这一现实。
量子计算机的计算原理和薛定谔的猫具有一致性，利用的都是“量子叠加态”。在计算机的经典模型中，最基础的构建要素－－比特，只能存在于两种截然不同的状态之一：0或是1，这就是传统计算机里最底层的世界，只需要一个负责任的门卫，用“开”或“关”来处理进入数据，规则虽然简单，却能创造一个骇客世界，但也有一个缺点，在同一时间只能处理一个Bit，计算能力受到限制。而在量子计算机中，规则改变了，一个“量比特”不仅仅存在于传统的0和1状态中，还可以是一种两者连续或重叠状态。因为量子具有不确定性，量比特（Qubit）被描述成 α0|0+α1|1，其中 |α0|^2+|α1|^2=1。也就是说，普通计算机n比特可以描述2^n个整数之一，但n个量子比特可以同时描述2^n个复数，复数向量意味着什么，看看下图就明白，意味着任何一个数都是“何方可化身千亿, 一树梅花一放翁”！
理论上来说，一个Qubit就可以储存无限信息，量子比特中存储的信息将始终处于动态演化过程之中。也就是说，你每一次测量的并不是同一系统，而是不同世界，所以有人说“量子计算”是利用平行宇宙来计算，有超强的并行能力，虽然有些玄乎，但也不无道理。
假设你是黑客帝国里的“尼奥”，从“太极”出发要推开“两仪”中“1门”或“0门”其中一扇，然后再推开“四象”中“00门”，“01门”，“10门”，“11门”中的一扇，走完160次路径后找到了锡安。而追捕者史密斯如果通过传统计算，要想分析160多步的尼奥路径，需要的时间是47515528679349475857年，等他成功穷举出来，尼奥已经解放全人类了。但如果史密斯处于2^160万个平行现实中，每个世界只走一条路，那可能30分钟就能抓到尼奥，这就是叠加态的妙用，量子计算机可让你复制出2^160个史密斯，每个人只需要走一条路就可以了。不是超强算力选择了量子计算，而是量子计算天然具有超强算力。
摩尔定律走到尽头 人类必须选择新助理
Intel创始人之一摩尔在上世纪60年代提出：当价格不变时，集成电路上容纳的元器件数目，约隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。简言之，即计算机的性能以18个月翻一番的速度不断发展，这一内容在之后的半个世纪不断被观测与证实，因此被人们称为摩尔定律。我们可以很清楚地从下图看出，摩尔所做的推测与观测基本相符，CPU中晶体管的数量随时间成指数级增长。
按照摩尔定律，人类要做的事情只是降低晶体管大小，从而集成更多晶体管，然而晶体管的大小不能无限小，当到达一个原子大小时，任何纳米管和传统工艺都将对此毫无办法，酷睿I7处理器容纳了14亿个晶体管，再这么玩下去就逼近上帝底线。就算如此，但算力依然有限，计算机跑完一个可计算函数的时间里，太阳都可能燃烧殆尽。所以摩尔危机必然到来，经典计算机的发展已经到了尽头，人类必须选择新的可靠助手。
量子计算机应运而生。1982年逗逼天才费曼提出人类应该考虑量子计算机，1994年，贝尔实验室的休尔提出量子质因子分解算法，向大家展示了量子算法分解大数的质因数的速度——分解一个1000位的数字，传统计算机大约需要耗费10京（《孙子算经》载“万万曰亿，万万亿曰兆，万万兆曰京”）年的时间，而利用量子计算机的话，只需要20分钟左右。这种效率让暴力穷举看起来不再那么暴力，甚至还生出一分闲庭信步的气质。如果这一算法与量子计算机真正结合，现代银行、网络、电子商务体系的安全堡垒犹若纸糊的灯笼。
由于量子计算机的强大算力，和对国家安全、社会经济所构成巨大威胁，一时间量子计算机成为各国政府、实业界、企业界争相研究的课题，量子计算机从此上升到国家安全的战略层次。近年来，量子计算机的研究成果层出不穷：
2009年11月，世界首台可编程的通用量子计算机正式在美国诞生。
2010年3月，德国超级计算机成功模拟42位量子计算机。
2011年5月，加拿大D-Wave发布一款全球第一款商用型量子计算机。
2013年6月，中国科首次成功实现用量子计算机求解线性方程组的实验。
2015年12月，谷歌推出的D-Wave量子计算机，号称比其他任何计算机都快出一亿倍。
2016年8月，美国发明世界上第一台由5量子比特组成的可编程量子计算机。
2017年5月，世界上第一台超越早期经典计算机的5量子比特计算机在中国诞生。
量子虽小，不好控制
IBM科学家David在2000年提出建造量子计算机的5点要求和2个辅助条件，为具有实用价值的量子计算机画出了蓝图。
一个能表征量子比特并可扩展的物理系统；
能够把量子比特初始化为一个标准态；
保证在系统退相干之前完成整个量子计算；
构造一系列普适的量子门完成量子计算；
具备对量子计算的末态进行测量的能力。
两个辅助条件是：①在静止量子比特和飞行量子比特之间实现量子信息的转换；②具备在节点间实现量子比特传输的能力。
用更通俗的语言来解释上面5点，我们假设存在一个量子社会，这个社会由量子人构来，要成为一个量子人，首先要有一个承载量子灵魂的肉体，这就是量子比特的运行硬件；然后肉体上的五官能够获取标准的量子信息，而不是灵魂听不懂的其它外星语言；在获取这些信息之后必须马上自撸，而不是打个哈欠去睡觉，因为量子人一觉醒来之后没有记忆；量子人将信息编译成量子语言时也不能胡编乱造，必须有标准编码进行翻译；最后你在屏幕上显示出的量子语言其它量子人能够看得到。
要想研制量子计算机，除了要研制芯片、控制系统、测量装置等硬件外，还需要研制与之相关的软件，包括编程、算法、量子计算机的体系结构等。
量子计算机拥有众多优势，但是基于量子力学上的不确定性也使得它本身较之经典计算机更加不稳定。和经典计算机设计、硬件并不一样，量子计算机设计制造首先需要保证量子比特处于稳定相干叠加态之中，一旦相干态中的量子比特在和外部环境发生量子纠缠之后会陷入退相干状态，那么，此时量子比特和传统比特没有区别，这就是上面谈到的第点。量子人虽然很强大，但特别喜欢睡觉，而一睡觉之后把所有事都忘了，现在最大难处就是让它在睡觉之前做更多的事情。这也是现在量子计算机最难以突破的地方，这次中国科技大学研究出的量子计算机比Google在2016年推出的量子计算机在退相干之前多控制了1个光子，大家就开心成这样。可见量子虽小，不好控制。
人神之间，相差一台量子计算机
对于量子计算机的出现，不能过于乐观，量子算力是比核武器更危险的存在，谁第一个操纵45-50个量子比特，谁可能优先获得最大权力，如何制衡这种权力，值得深思。
往昔谈起围棋，津津乐道于其玄幻莫测，智慧深远，不可猜度。如今谈起围棋只有四个字：人不如狗……AlphaGo每秒上亿次的计算能力，已经将九段棋手都甩到了五子棋的级别，一旦引入量子计算，那就算上帝出手，顶多弈成平局。
人类未来最大的矛盾，是日益增长的数据处理与有限算力之间的矛盾！谷歌大脑1.6万个CPU运行7天才能完成猫脸识别，谷歌大脑实现模拟人脑的突触数量仅为100亿个，而实际的人脑突触数量超过100万亿，这个数字对于经典计算机来说不可企及，对于量子计算来说，这都属于小儿科。一旦能够控制更多量子比特，人与机器的结合，也水到渠成！从智人到神人，中间只差一台量子计算机。
量子不死，逆天不止。 图片发不出来。抱歉了，但应该不影响阅读。 智人成神的时代，《人类简史》《未来简史》 感谢科普。学习了。 可能到时候不是人成神，而是电脑成神了。
量子计算机的发展会不会产生强人工智能？
目前的超级计算机主流cpu数还在万级，取个方便计算的数，16384吧，即2的14次方，cpu核数一般不超过8，大多是64位处理器，这样算来，时钟频率相同时，23比特的量子计算机即可超过目前的主流超级计算机。但只是理想状态，考虑到量子计算机的时钟频率还有量子存在时间都有坑，算法迭代就算了，想要稳定碾压怎么也得到50比特以上，即计算一发入魂。但硬件超越了，解决问题的能力不一定超越，现实中常见的独立数据超过2的50次方比特并不容易，常见的独立数据如一张高清图片也不超过2的30方比特，要想不浪费算力，至少需要TB到PB级的维度，这个估计也就是科学计算用的上了，民用计算很难用得上，民用领域通过分布式分层计算拿廉价cpu或gpu处理小数据已经足够，所以量子计算机即使用变为实用，也不会完全碾压。最后，计算机要有用，得有算法，没有真正智能的算法，只能是工具，对于量子计算机，乐观期待很好，封神就过了，实事求是最好。 cornwall 发表于 2017-5-10 22:30
可能到时候不是人成神，而是电脑成神了。
量子计算机的发展会不会产生强人工智能？
脑机接口，智人成神可能路径之一 本帖最后由 skywalker007 于 2017-5-11 09:14 编辑
以前听过一个讲座，人类基因组的分析，一个人的基因组，就像一篇极长的文章，但是不是一整篇给你，而是全部打碎了，给你一堆字母，你只能自己试着去拼回原文。用普通计算机甚至超算有困难，但是用量子计算机就简单了，当一堆字母被拼回完整的文章后，你就能知道自己的基因中有什么缺陷，并可以进行针对性的改进了。从某种意义上来讲，量子计算机被实用化后第一个任务怕就是要被用来优化人类基因。等量子计算机实用化后，比我们更聪明，更强壮，更健康，甚至寿命更长的新人类被大批造出来是极大概率事件。以后强国与弱国的差距可能就不仅仅是国力差距了，而是物种差距了。
量子计算机不是神，而是被用来造神的工具。
当然，这是纯正路线，肯定会有人选择和谐以及至高路线的:lol 看这个不禁想起钱钟书短篇《上帝的梦》里一句话：至高无上的上帝该是进化最后的产物。 以人为本，工具还是工具。;P 把所有问题都归结为计算，没有比这更懒的想法了。就像解迷宫题，一来就搞个递归算法。 首先要有问题，然后是解决问题的路径方法手段，最后才是算力。
人最善于制造问题，其次是想出解决的办法，而现阶段机器只会算。 seedofocean 发表于 2017-5-11 00:57 static/image/common/back.gif
目前的超级计算机主流cpu数还在万级，取个方便计算的数，16384吧，即2的14次方，cpu核数一般不超过8，大多是 ...
不能同意更多 seedofocean 发表于 2017-5-11 00:57 static/image/common/back.gif
目前的超级计算机主流cpu数还在万级，取个方便计算的数，16384吧，即2的14次方，cpu核数一般不超过8，大多是 ...
不能同意更多 据物理学家组织网近期报道，中国科学技术大学研究人员成功实现直接反事实量子通信，在不发送任何物理粒子的情况下将一幅黑白位图从一个地点传送到另一个地点，这在通信史上尚属首次。该研究由中国科学技术大学、中科大上海研究所以及清华大学的中国科学家合作设计和实验，用嵌套式的量子芝诺效应成功实现反事实通信。
反事实性在两个地点之间需要一种量子通道，这意味着量子微粒穿过此通道的可能性极小，如果能够穿过，会丢弃此系统的运行，而开启一个新运行系统。因为波粒二象性使其运作，但是波粒二象性是粒子物理学的基础：粒子可以单独由波函数来描述。
换言之，量子芝诺效应发生在不稳定的量子系统被反复的测量。在量子世界，观测或测量系统会导致系统发生改变，在本例中，不稳定的粒子在反复观测时将永远不会衰减。量子芝诺效应创造了一个具有高可能性的事实上冻结的系统。研究报告发表在《美国国家科学院院刊》上。 葡萄 发表于 2017-5-17 18:25 static/image/common/back.gif
据物理学家组织网近期报道，中国科学技术大学研究人员成功实现直接反事实量子通信，在不发送任何物理粒子的 ...
近距离顶葡萄皮 葡萄 发表于 2017-5-17 18:25 static/image/common/back.gif
据物理学家组织网近期报道，中国科学技术大学研究人员成功实现直接反事实量子通信，在不发送任何物理粒子的 ...
近距离顶葡萄皮 葡萄 发表于 2017-5-17 18:25
据物理学家组织网近期报道，中国科学技术大学研究人员成功实现直接反事实量子通信，在不发送任何物理粒子的 ...
颠覆了以前的知识，实在理解不了。兄台能否详细科普一下? 葡萄 发表于 2017-5-17 18:25
据物理学家组织网近期报道，中国科学技术大学研究人员成功实现直接反事实量子通信，在不发送任何物理粒子的 ...
颠覆了以前的知识，实在理解不了。兄台能否详细科普一下? 学习了， 以后有机会真心实意的喊：鬼呀！
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