量子革命 超級電腦看來像算盤

IBM旗下的量子電腦IBM Q。(本報資料照片)

量子紀元(時報出版)

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革命來了。2019年和2020年期間,兩則重磅消息撼動了科學界。兩個團隊宣佈他們已經成就了量子霸權(Quantum Supremacy),這是傳說中的一個關鍵點,指稱一種嶄新類型的電腦在特定事項表現上大幅凌駕了普通數位型超級電腦,這類電腦稱爲量子電腦。這預示了一場劇變,有可能就此改變整個計算領域並顛覆我們日常生活的方方面面。

首先,Google透露他們的梧桐(Sycamore)量子電腦能在兩百秒內解答一道以世界最快超級電腦都得花一萬年才能解答的數學問題,根據麻省理工學院的《科技評論》(Technology Review)所述,Google表示這是一項重大突破。他們拿它來和史普尼克號(Sputnik)的發射或萊特兄弟的首次飛行相提並論。那是「一個機器新時代的開端,這些機器會讓今天最強大的電腦看起來就像算盤」。

接着中國科學院的量子創新研究院還更進一步。他們宣稱他們的量子電腦計算速度達到一般超級電腦的一百兆倍。

IBM副總裁鮑勃.蘇特(Bob Sutor)在評論量子電腦的飛速崛起時斷然表示:「我認爲這會成爲本世紀最重要的計算技術。」

量子電腦向來被稱爲「終極電腦」,這是技術上的一次重大飛躍,對整個世界都具有深遠的影響。它們不再以微小的電晶體做計算,而是採用最纖小的物件-原子本身-來計算,因此可以輕易凌駕我們最強大超級電腦的威力。量子電腦或許能在經濟、社會和我們的生活方式上帶來一個全新的時代。

但量子電腦不僅只是另一款強大的電腦。它們是嶄新類型的電腦,可以解決數位電腦永遠解答不了,就算給予無窮盡時光也無能爲力的問題。例如,數位電腦永遠無法準確計算出原子如何結合來產生關鍵的化學反應,特別是能促成生命的那些反應。數位電腦只能在由一系列0和1組成的數位資料帶上進行計算,這種方式太粗糙,無法描述在分子內部深處舞動的微妙電子波。例如,當耐着性子計算老鼠在迷宮中的路徑時,數位電腦必須煞費苦心逐一分析每一條可能的路徑。至於量子電腦就可以同時以閃電般速度分析所有可能的路徑。

接着這就進一步加劇了相互較勁的電腦巨頭之間的激烈角逐,所有這些公司都競相開發全球威力最強大的量子電腦。2021年,IBM推出了自己的量子電腦,名爲「雕」(Eagle),以此取得了領先地位,擁有比先前所有型號都更強大的計算能力。

但這些紀錄就像餡餅皮,全都是爲了被打破才烘焙出來。考慮到這場革命的深遠影響,無怪乎世界許多頂尖企業都大舉投資來開創這項新技術。Google、微軟、英特爾、IBM、瑞格蒂(Rigetti)和漢威聯合公司(Honeywell)都投入製造量子電腦原型。矽谷的龍頭們明白,他們必須跟上這場革命,否則就會被淘汰。

IBM、漢威聯合和瑞格蒂電腦都將他們的第一代量子電腦放上了網際網路,來激發好奇大衆的渴望,也讓人們可以首次直接接觸到量子計算。藉由連接網際網路上的量子電腦,人們可以第一手體驗這場嶄新的量子革命。例如,自2016年推出以來,「IBM Q體驗」便透過網際網路向民衆免費提供了15臺量子電腦。三星和摩根大通(JPMorgan Chase)都是這些用戶之一。目前每個月都有(從學童到教授的)兩千人使用它們。

華爾街對這項技術表現出濃厚的興趣。IonQ成爲第一家公開上市的大型量子電腦公司,在2021年首次公開募股,籌集了6億美元。更令人咋舌的是,競爭激烈到了極致,結果一家沒有任何商業原型產品問市,也沒有既往產品紀錄的初創公司PsiQuantum,突然在華爾街飆漲到31億美元估值,幾乎就在一夜之間,就有辦法籌資6.65億美元。商業分析師寫道,他們很少見到這樣的情況,一家新公司乘着狂熱投機浪潮,秉持聳人聽聞的頭條報導,攀升到了這般高度。(四之一,摘自時報出版《量子紀元》;更多精彩內容請免費下載《翻爆》APP)