“九章”問(wèn)世，你了解量子戰(zhàn)爭(zhēng)嗎？

阿碩

汪汪快報(bào)

12月4日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布該校潘建偉等人成功構(gòu)建76個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章”，求解數(shù)學(xué)算法高斯玻色取樣只需200秒，而目前世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)要用6億年。這一突破使我國(guó)成為全球第二個(gè)實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國(guó)家。

俄羅斯媒體刊文指出，中國(guó)的量子計(jì)算原型機(jī)比現(xiàn)有最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)快100萬(wàn)億倍，擁有如此強(qiáng)大計(jì)算能力的設(shè)備軍事潛力巨大。中國(guó)軍方也對(duì)這非常有興趣，尤其是安全系統(tǒng)和特定武器中使用的人工智能技術(shù)，正在考慮制造完全由計(jì)算機(jī)控制的新一代戰(zhàn)機(jī)的可能性。

汪汪：200秒只是短短一瞬，6億年早已是滄海桑田。

打開“量子之門”

量子是什么？根據(jù)量子理論，量子是最小的、不可再分割的能量單位。物理書上提到的分子、原子、電子，其實(shí)都是量子的不同形式。可以說(shuō)，我們的世界由量子組成，我們每個(gè)人都是“24K”純量子產(chǎn)品。

在我們?nèi)粘Ｉ畹暮暧^世界里，物體的位置、速度等，都可以通過(guò)經(jīng)典力學(xué)精確測(cè)算。但在微觀量子世界里，卻有著截然不同的奇妙物理規(guī)則，最有代表性的是“疊加”與“糾纏”。

在宏觀世界，任何物體在某一時(shí)刻都有確定的狀態(tài)和位置。但在微觀世界，量子卻同時(shí)處于多種狀態(tài)和多個(gè)位置的“疊加”。

物理學(xué)家薛定諤曾用一只貓比喻量子疊加：箱子里有一只貓，在宏觀世界中它要么是活的，要么是死的。但在量子世界中，它可以同時(shí)處于生和死兩種狀態(tài)的疊加。

如果用一個(gè)人來(lái)比喻，他不僅同時(shí)處于生和死兩種狀態(tài)的疊加，還可以同時(shí)身處多個(gè)地點(diǎn)，比如既在北京又在上海。

更難以想象的是，量子的狀態(tài)還經(jīng)不起“看”：如果你去測(cè)量，它就會(huì)從多個(gè)狀態(tài)、多個(gè)位置，變成一個(gè)確定的狀態(tài)和位置了。也就是說(shuō)，如果你打開“薛定諤的箱子”，貓的疊加態(tài)就會(huì)消失，你會(huì)看到一只活貓或一只死貓。而“量子人”的“分身術(shù)”也會(huì)消失，他會(huì)出現(xiàn)在北京或上海。

疊加已經(jīng)很奇妙，但當(dāng)兩個(gè)量子“糾纏”在一起，那種奇怪連愛因斯坦都難以接受。

根據(jù)量子理論，如果兩個(gè)量子之間形成“糾纏態(tài)”，那么無(wú)論相隔多遠(yuǎn)，當(dāng)一個(gè)量子的狀態(tài)發(fā)生變化，另一個(gè)也會(huì)“瞬間”發(fā)生相應(yīng)變化。愛因斯坦曾把這一現(xiàn)象稱作“鬼魅般的超距作用”。

汪汪：太難理解了，我好像懂了，又好像啥都沒(méi)懂。

”九章“到底有多神

九章是一種使用量子力學(xué)的計(jì)算機(jī)，但它不是簡(jiǎn)單的“進(jìn)階版”計(jì)算機(jī)，和我們現(xiàn)在所理解的“電腦”差別很大。如果經(jīng)典計(jì)算機(jī)是蠟燭，量子計(jì)算機(jī)就是電燈泡，二者都是為了發(fā)光，但是點(diǎn)亮方式不同、照亮范圍也有區(qū)別。即使你不斷改良蠟燭，也做不出來(lái)電燈泡。

九章在某個(gè)特定問(wèn)題上的計(jì)算能力遠(yuǎn)超現(xiàn)有最強(qiáng)的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。它還可以通過(guò)量子計(jì)算機(jī)建立量子通信網(wǎng)絡(luò)和量子互聯(lián)網(wǎng)等。

在實(shí)用性上，九章也大有作為，如密碼破譯、大數(shù)據(jù)優(yōu)化、材料設(shè)計(jì)等，都可以獲得量子計(jì)算機(jī)的支持，從而解決重大的問(wèn)題，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。科學(xué)家預(yù)言，量子計(jì)算機(jī)會(huì)被廣泛使用，甚至每個(gè)人都可以使用。

量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，會(huì)為人工智能加持，從而減少AI應(yīng)用方面的錯(cuò)誤，并創(chuàng)造出允許早期診斷問(wèn)題的智能系統(tǒng)，讓你家里的語(yǔ)音助手更聰明。如果運(yùn)用量子計(jì)算機(jī)，只要其計(jì)算速度快過(guò)經(jīng)典計(jì)算機(jī)100～1000倍，就有可能讓篩選藥物前期分子的效率提高到90%以上，費(fèi)用減少。

此外，量子計(jì)算機(jī)的快速運(yùn)算還有平常卻廣泛的運(yùn)用。例如，送貨車如何選擇最有效率的路線送貨，可以借助量子計(jì)算機(jī)的幫助。這也絕非“大材小用”。

汪汪：之所以將這臺(tái)量子計(jì)算機(jī)命名為“九章”，是為了紀(jì)念中國(guó)古代數(shù)學(xué)專著《九章算術(shù)》。

量子計(jì)算

在去年8月，美空軍進(jìn)行了人工智能大戰(zhàn)王牌飛行員的演習(xí)，在5輪模擬空戰(zhàn)中，人工智能以5：0的比分擊敗人類飛行員。同一個(gè)月，我國(guó)也進(jìn)行了一場(chǎng)人工智能大賽，但卻是無(wú)人機(jī)和無(wú)人機(jī)之間的智能對(duì)抗，整個(gè)過(guò)程沒(méi)有飛行員參與，全是人工智能算法進(jìn)行較量，這一理念比美國(guó)還要超前。若將來(lái)量子計(jì)算與人工智能算法結(jié)合，人工智能將進(jìn)化到“超智能”，如果基于量子計(jì)算發(fā)展出的智能戰(zhàn)機(jī)，那么現(xiàn)役的所有戰(zhàn)機(jī)都將黯然失色。

想象一下，你擁有最聰明的“軍師”，它具備超強(qiáng)的運(yùn)算能力，可以瞬間處理海量信息，分析出戰(zhàn)場(chǎng)局勢(shì)并找出最佳的作戰(zhàn)方案;同時(shí)它還可以破解地方的情報(bào)信息，快速找到對(duì)你有用的信息，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出地方的動(dòng)向;最后，超厲害的計(jì)算能力甚至可以直接幫你研發(fā)更加厲害的武器，讓你掌握主動(dòng)。這就是量子計(jì)算機(jī)的厲害之處，有了它，你就有了最厲害的軍師。

量子探測(cè)

量子雷達(dá)，被喻為洞察千里的“火眼金睛”，能夠有效探測(cè)隱身飛機(jī)和隱身導(dǎo)彈。它體積小、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)，不易被敵方電子偵察設(shè)備發(fā)現(xiàn)，并易于成像。就算是夜間或是充滿煙塵等能見度很低的情況，它也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱身目標(biāo)，削弱敵隱身飛機(jī)威脅，實(shí)現(xiàn)高精度的預(yù)警、攻擊和摧毀能力，提高部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力和生存率，還可進(jìn)一步應(yīng)用于導(dǎo)彈防御和空間探測(cè)，成為未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上的“千里眼”和“順風(fēng)耳”。

量子通信

還記得量子具有“糾纏”的特性嗎？利用這個(gè)特性，我們可以很方便的傳遞信息。而且這種方式非常的安全可靠，誰(shuí)也無(wú)法破解，就算是在水中也可以暢通無(wú)阻。因?yàn)榱孔邮遣豢煞指罨驈?fù)制的，所以你根本不用擔(dān)心有人可以破解你想傳遞的信息。在戰(zhàn)場(chǎng)上，量子通信信道容量大、通信速率高、安全性好，可充分滿足戰(zhàn)場(chǎng)條件下對(duì)保密通信的迫切需求，令戰(zhàn)場(chǎng)通信駛?cè)搿翱燔嚨馈保辛恕鞍踩i”。

汪汪：無(wú)論是想要聰明的“軍師”，還是想要火眼金睛的隱形克星，還是想要安全的信息“快車道”，最后還有新型裝備的研制與生產(chǎn)，無(wú)不滲透著“量子”的身影，未來(lái)的戰(zhàn)爭(zhēng)有相當(dāng)大的一部分是量子戰(zhàn)爭(zhēng)。