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潘建偉:怎么保證給我打電話的是馬云本人?這項技術(shù)可以做到
關(guān)鍵字: 量子計算機量子力學潘建偉馬云云棲大會【10月11日,在阿里2017云棲大會上,中國量子力學第一人潘建偉教授發(fā)表了“新量子革命和量子計算”主題演講,潘建偉表示,希望到明年,能實現(xiàn)50個量子比特的操作;未來十年能實現(xiàn)數(shù)百個量子比特的操作,在特定領(lǐng)域的計算能力達到目前全世界計算能力的100萬倍。
潘建偉講到,信息技術(shù)的發(fā)展,很大程度上是量子力學奠定了根本的基礎(chǔ)。通過對量子力學理論的觀測和應用,催生了第三次產(chǎn)業(yè)變革,同時也帶來了兩個問題:一是隨著計算力的提高,信息安全問題就會出現(xiàn);二是大數(shù)據(jù)也需要非常強的計算力,把數(shù)據(jù)里的有效信息提取出來。“提取不出來,就是垃圾,提取出來,就是金子”,他說。
潘建偉在演講中
“非常有意思的是,量子力學同時為解決這些問題做好了準備,第二次量子信息革命正在加速到來”。潘建偉說,量子信息學將有三方面的應用:第一是利用量子通信提供原理上無條件安全的加密;第二是利用量子計算實現(xiàn)超快的計算能力,一個億級變量的方程組計算,用現(xiàn)在最快的超級計算機也需要100年,而用量子計算機只需要0.01秒;第三是實現(xiàn)量子精密測量。
“量子計算發(fā)展的進程比我想象得要快得多?!?/strong>潘建偉說,中國科學家已經(jīng)在實驗室實現(xiàn)了目前已知的所有量子算法的驗證。
他預計,團隊將在今年底發(fā)布一臺可上網(wǎng)的、基于超導量子比特的量子計算機;希望到明年,能實現(xiàn)50個量子比特的操作;未來十年能實現(xiàn)數(shù)百個量子比特的操作。最終,計算能力將超越目前最強大的超級計算機,實現(xiàn)“量子稱霸”。實現(xiàn)后可用于很多實用性的研究,例如研究量子退火的機制,實現(xiàn)高效全局的最優(yōu)搜索,使得指揮交通、理解圖像等更加簡便、迅速。
2015年7月,阿里云聯(lián)合中科院成立“中國科學院-阿里巴巴量子計算實驗室”,宣布共同開展在量子信息科學領(lǐng)域的前瞻性研究,研制量子計算機。
2017年5月,中國科學院-阿里巴巴量子計算實驗室等參與研發(fā)的中國首個光量子計算機面世?!?
以下為現(xiàn)場演講實錄:
首先熱烈祝賀達摩院的成立,本來我有一個夢想,我希望在中科大上海研究院也搞一個達摩院,結(jié)果這個專利被馬云給搶了,我也喜歡看武俠小說。
剛才我在下面聽馬云演講的時候,回想起一個景象:十八年之前,如果這么一個人在臺上嘩嘩講,別人可能認為這個人是瘋子,把他趕下臺。但是回過頭來看,只要有一點理想,瘋狂一點,也是不要緊的。
潘建偉在演講中
我今天講的題目,是新量子革命和量子計算,二十年之前,當我讀了姚期智先生的一些文章的時候,我覺得量子計算的Idea在我有生之年不可能成為現(xiàn)實。但是二十年過去了,我覺得這個新量子革命正在到來,正在發(fā)生,而且量子計算它所發(fā)展的進程比我想象的要快得多。
其實我們知道,我們?nèi)祟悮v史上有兩次科學革命,在建立牛頓力學之前,我們用的就是我們的生物能,我們馴養(yǎng)猴子、馴養(yǎng)馬、馴養(yǎng)狗,來為我們服務(wù)。但到了牛頓力學之后,第一次催生了產(chǎn)業(yè)變革,隨著瓦特蒸汽機的發(fā)現(xiàn),英國抓住了機會,所以它在十八世紀末崛起成為世界頭號強國。
隨后也是在牛頓力學框架基礎(chǔ)之上,在麥克斯韋理論的基礎(chǔ)之上,有了電力產(chǎn)業(yè)的變革,德國和美國先后抓住機會,在十九世紀中和二十世紀初成為世界工業(yè)強國。隨著上一個世紀初量子力學、信息技術(shù)的發(fā)展,催生了以信息技術(shù)為代表的第三次產(chǎn)業(yè)變革,在這個過程中,日本抓住了機會,也變成了工業(yè)強國。
今天我們使用的信息技術(shù),很大程度上都是由量子力學奠定的基礎(chǔ):原子彈的研制,催生了現(xiàn)代意義上通用計算機的誕生;當時西歐核子中心,很多數(shù)據(jù)需要傳到全世界各地,形成了今天的互聯(lián)網(wǎng)雛形,當時提出互聯(lián)網(wǎng)雛形概念的物理學家,今年也得到了圖靈獎,物理學家有時候也可以成為信息學家。為了對相對論進行檢驗,物理學家構(gòu)建了原子鐘,地上放個原子鐘,天上放個原子鐘,過一段時間,時間不一樣了,正是把相對論和原子鐘放在一起,構(gòu)建了今天GPS的基礎(chǔ)。
正是通過對量子力學的被動觀測和引用,催生第三次產(chǎn)業(yè)革命,以信息技術(shù)革命為代表。目前信息技術(shù)發(fā)展,遇到兩個比較嚴重的問題,第一個是安全性的問題。比如說給我打電話,我希望馬云給我打電話,而不是訊飛模仿馬云給我打電話,我們可以用加密算法保證給我打電話的這個人是馬云。
另外打電話的過程當中,信息不想被別人知道,需要進行加密來保證我的信息不會泄露;同時在數(shù)字簽名的幫助之下,我可以發(fā)現(xiàn)馬云給我講的這個話到底有沒有被別人篡改過,以至于他講的話是不是他的本意等等。這一切都是需要有加密算法,這是基石。
非常不幸的是,目前在我這里顯示的這些,所依賴的加密算法,原則上都可以破解的。比如說RSA512(公鑰加密算法——觀察者網(wǎng)注),1999年被破解了;RSA768,2009年被破解了;2017年2月,Google破解了廣泛應用的文件數(shù)字證書當中的SHA+1算法。我們的信息安全瓶頸日益凸現(xiàn),平時在用的時候感覺不到,但是遇到惡意攻擊的時候,這個問題必須解決。
另外一個問題,大數(shù)據(jù)需要有強大的計算能力,把數(shù)據(jù)里面有效的信息提取出來。如果數(shù)據(jù)里面信息提取不出來,數(shù)據(jù)就是垃圾,提取出來,就是金子。目前全世界的計算能力還是非常有限的,盡管我們說每個人手機上的計算能力都已經(jīng)跟當年美國登月計劃里面所用到的計算能力一樣。但我們?nèi)澜缬嬎隳芰悠饋?,用一個數(shù)字表示就是2的80次方左右。
根據(jù)摩爾定律,晶體管尺寸逐漸到達納米量級以后,已經(jīng)很難發(fā)展了,所以在這種基礎(chǔ)的情況下,量子效應將起到一個主導作用。原先晶體管的電路原理將不再適用,所以基于原來的摩爾定律,把晶體管做的越來越小,集成度做的越來越高這條路徑就慢慢不行了,但需求卻仍然在增長。
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- 責任編輯:趙曉明
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