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价值2950亿美元的「量子霸权」,技术水平到了哪个阶段

2018-09-29 17:15··互联网  蓝驰创投  蓝驰创投  收藏
   
据科学家计算,如果未来一台64位量子计算机的单次运算速度,达到目前普通计算机CPU的级别(1GHz),那么这台量子计算机的数据处理速度,理论上将是目前世界上最快的「太湖之光」超级计算机(每秒9.3亿亿次)的1500亿倍。

  当前经典计算体系,并不能解决所有问题。量子计算将给现有的计算理论带来深刻变革,将极大加深人类对物质与信息的理解;将是一种前所未有的计算微观世界的强大工具。这场竞争的入口愈发拥挤,波士顿咨询调查表明,美国、中国、欧盟、英国、荷兰、日本、加拿大、澳大利亚;Google、IBM、微软、巴斯夫、大众、空客、QxBranch、QCWare、1Qbit均是这一领域的玩家。谁掌握了量子计算机,谁就可能引领下一次信息革命,将对科学研究的进步以及建立于之上的商业社会产生巨大影响。

  据科学家计算,如果未来一台64位量子计算机的单次运算速度,达到目前普通计算机CPU的级别(1GHz),那么这台量子计算机的数据处理速度,理论上将是目前世界上最快的「太湖之光」超级计算机(每秒9.3亿亿次)的1500亿倍。

  量子计算机能做什么?

  在化学及制药领域,分子的模拟涉及求解数目众多的电子和原子的量子行为,量子技术将对药物发现产生指数级的促进作用。业内人士预计,量子技术将使药物发现率提高5%-10%,效率提高15%-20%。由于更优的分子设计,药物的送审通过率将提高1.5-2倍。

  在人工智能领域,量子计算机能够更快地操控高维向量进行大数据分类,与经典计算机相比具有显著的速度优势。

  如今,汽车自动驾驶、自然语言处理、搜索引擎、线上广告、推荐系统等都是机器学习的热门领域。因此量子计算的演变进度将部分决定IT产业巨头公司在未来的发展方向和趋势。

  在社会公共领域,量子计算可以瞬间处理监控数据库中全球60亿人次的脸部图片,并实时辨别出一个人的身份;能够迅速对复杂的交通状况进行分析预判,从而调度综合交通系统,最大限度避免道路拥堵。

  在网络安全领域,量子计算可能将对当前经典计算体系下的公钥加密系统构成威胁。1994年,贝尔实验室的专家PeterShor发现,使用量子计算机来破解加密,可在理论上通过160天破解1024比特的RSA密钥。而现在,世界范围内最快的超算——神威•太湖之光破解同样长度的RSA密钥,则需要500万年。

  尽管运行Shor算法破解密码需要有至少上百万个量子比特的通用、容错量子计算机,在短时间内并无法实现。但是,关于量子计算机无法破解的“后量子时代加密技术”的研究也已经有了不少成果,将对整个互联网安全造成重大影响。

  谁在投资或深度参与量子计算的研究?

  2017年,美国国会举办听证会,讨论如何确保「美国在量子技术领域的领先地位」。

  2018年,欧盟投入10亿欧元实施「量子旗舰」计划。英国在牛津大学等高校建立量子研究中心,投入约2.5亿美元培养人才。荷兰向代尔夫特理工大学投资1.4亿美元研究量子计算。

  日本计划10年内在量子计算领域投资3.6亿美元。加拿大已投入2.1亿美元资助滑铁卢大学的量子研究。澳大利亚政府、银行等出资8300万澳元在新南威尔士大学成立量子计算公司。中国也积极投入到这场关乎未来的科技竞赛中。

  在超导量子计算方面,中国的中科院量子信息和量子科技创新研究院、Google量子人工智能实验室、IBM并称国际上最强的三家机构。目前,Google处于最领先地位;中国已经发射了第一颗专门用于实现量子通信的卫星;IBM投入30亿美元研发量子计算等下一代芯片,且与MIT合作进行人工智能及量子计算相关的研究工作,已经使用量子计算机上的可伸缩方法精确地模拟了迄今为止最大的分子——氢化铍BeH2。

  此外,微软也与多所大学共建量子实验室。德国化学公司巴斯夫、大众、空客等企业也已经开始为构建量子计算能力进行投入。一些新兴的软件开发及咨询公司,如QxBranch、QCWare和1Qbit也在研发量子应用。

  量子计算带来的商业机会

  波士顿咨询预计,到2030年,量子计算市场规模将达到500亿美金。

  仅以美国制药行业为例,若复杂的原子水平的量子模拟在此刻得以实现,且有10%的公司愿意为这一技术买单,那就意味着量子计算在这一领域拥有150-300亿美元的市场机会。与之相比,目前全球高性能计算市场的总和为100亿美元(如下图所示)。

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