与经典计算机的数字比特是0或1不同,量子计算机的二进制数字比特是量子化的,处于叠加态,它既可以是0,也可以是1。在传统计算机中,8位比特即1个字节,可以存储4个2位比特的数字;但8位量子比特却能存储28个2位比特的数字,由于这个特性,量子计算机的运算能力会爆炸性地增长。
同时,量子自身的叠加态和可以处于纠缠态的特性,可以让量子计算机更好地进行并行计算和多任务处理。就如同“薛定谔的猫”所揭示的,只要我们不对量子计算机的量子比特状态进行观测,量子比特的叠加态和纠缠态就不会被破坏。就好像神话里的孙悟空同时拥有无数个分身一样,这些分身会始终同时进行工作,直到我们要量子计算机输出结果为止,这是经典计算机所无法比拟的优势。
理论上,量子计算机的数据存储和数据处理能力将比经典计算机有指数级的提升。科学家们普遍认为,50个量子比特的计算机可以执行普通超级计算机不能完成的任务,其计算能力可以超过当今世界最强大超级计算机“天河二号”,可以达到“量子霸权”的水平。
当然,目前研发的量子计算机对运行环境的要求极为苛刻,对温度、震动等非常敏感,包括人们对量子计算机算法的认知也还有待深入。世界上第一台商用的量子计算机——IBM公司的Q System One是个体积如大象的大块头,需要在接近绝对零度的低温下才能工作,光是制冷就需要几天时间。但即便如此,量子计算机也在设计新材料、模拟气候变化、生物药物研发及实现超级人工智能等方面有着广阔的现实应用前景。美国、中国、英国、日本、加拿大、澳大利亚和一些欧盟国家等都纷纷投入大量资源进行研究,就连阿里巴巴达摩院也已经宣布着手超导量子芯片和量子计算系统的研发。(www.daowen.com)
未来量子计算机引领的算力革命及存储革命,首要的影响就是“云计算、云存储”能力的空前提升(IBM 已经商用的量子计算机Q System One其实就是一台通过云端访问的云服务量子计算机),可以令云平台具备强大算力,成为整体智慧商业系统的存储中枢,从而真正地赋能各个行业的智能化升级,为将来物联网在终端的智能化提供可能。
原因在于,从物联网到智联网的发展过程中,更多雾计算、边缘计算及其数据存储的需求将会同步到云计算平台,届时每一台机器、每一个零部件在每分每秒都需要有充足的算力支持和存储空间。以当前的云计算、云存储能力,包括亚马逊、阿里巴巴、微软等当前主流云计算厂商,都将无法满足未来智联网的需要。所以,量子计算机有望成为从物联网到智联网进阶的最有力保障。
同时,量子计算机还将带来量子智能。由于新算法的改进和计算力的指数级提升,量子智能将会远超当前的人工智能,并将实现人类互联网社会智能化水平的一次跃升。当人类社会开始拥抱由量子智能构建的智联网时,轻资产驾驭重资产的数字生产力才会在全社会、全行业进行普及,我们每个人才能真正进入到一个随遇而安的超智能社会。
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