量子計(jì)算機(jī)：提速N億倍

　　現(xiàn)有設(shè)備需要花費(fèi)數(shù)百萬年時(shí)間才能處理的數(shù)據(jù)，未來設(shè)備只需要幾天就能完成。IBM和Google的工程師們聲稱，他們離制作出這種未來計(jì)算機(jī)已經(jīng)更近了一步。

　　對(duì)于世界上最早的可編程電子計(jì)算機(jī)， 我們?nèi)缃裆写娴挠洃浿饕撬拇?hào)“Colossus”。古希臘和羅馬人用這個(gè)詞來指巨大的雕像，而最著名的巨像要數(shù)作為世界七大奇跡之一羅德島太陽神巨像。無論是從實(shí)體還是從概念上說，這個(gè)代號(hào)都很恰如其分。Colossus占據(jù)了整個(gè)房間，并且配備了晚餐盤子大小的磁帶輪。它是在第二次世界大戰(zhàn)期間制作的，用來破解納粹的密碼。

　　在那個(gè)時(shí)候，“computer”這個(gè)詞指的還是人(通常是女性)，而不是機(jī)器，Colossus的出現(xiàn)可以算得上是一個(gè)奇跡。以如今的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)來看，你幾乎認(rèn)不出來它是臺(tái)計(jì)算機(jī)，因?yàn)樗蓴?shù)以千計(jì)的發(fā)光、發(fā)熱的真空電子管組成。這臺(tái)機(jī)器是可編程的，但卻沒有存儲(chǔ)器。當(dāng)操作者想要運(yùn)行不同的程序時(shí)，就使用開關(guān)和插座來修改線路。Colossus是一只野獸，而且性情反復(fù)無常。

　　在計(jì)算時(shí)代的早期，這也是意料中的事情。計(jì)算機(jī)可以使用真空電子管來運(yùn)行，但效果并不好。它們占用空間太大，溫度太高，并且容易燒壞，因此，晶體管技術(shù)在20世紀(jì)60年代得到采用是一個(gè)具有革命性的變化。

　　拜晶體管所賜，集成電路得以誕生。每單位面積的晶體管數(shù)量在穩(wěn)定增長——大約每兩年就增加一倍，一直持續(xù)了30年之久——這就是人們所說的“摩爾定律”。

　　從真空管到晶體管的轉(zhuǎn)變，是計(jì)算時(shí)代的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，盡管那之后出現(xiàn)了巨大的進(jìn)步，但直到現(xiàn)在，都還沒有另一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)可以與之相媲美。

　　如今，我們正處在一個(gè)類似的關(guān)鍵時(shí)刻：計(jì)算架構(gòu)方面的技術(shù)變化可能會(huì)讓我們以一種新的方式來思考“計(jì)算機(jī)是什么”。當(dāng)量子計(jì)算跨過從理論到實(shí)踐的門檻時(shí)，這個(gè)拐點(diǎn)就會(huì)到來。

　　以今天的標(biāo)準(zhǔn)來看，量子計(jì)算可以達(dá)到的處理速度委實(shí)令人難以想象。假設(shè)我們把這種量子計(jì)算機(jī)運(yùn)用到監(jiān)控領(lǐng)域，它可以瞬間在數(shù)據(jù)庫中掃描數(shù)以十億計(jì)的面孔，實(shí)時(shí)辨別出一個(gè)人的身份。這樣的計(jì)算機(jī)也許還可以模擬復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，或者是破解最嚴(yán)密的加密工具。

　　“后量子時(shí)代的密碼學(xué)”儼然已經(jīng)成為一個(gè)完備的領(lǐng)域。它的宗旨是寫出可以抵御量子計(jì)算機(jī)進(jìn)攻的算法。這樣的安全保障究竟有沒有可能實(shí)現(xiàn)，目前大家還無法確定。這意味著量子計(jì)算可能會(huì)對(duì)全球金融體系、 政府和其他機(jī)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞。

　　人們常說，量子計(jì)算機(jī)可以在幾天里解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)會(huì)花費(fèi)數(shù)百萬年時(shí)間解決的問題。長期以來，研發(fā)這種設(shè)備的理論思考都止步于數(shù)學(xué)公式領(lǐng)域，但是現(xiàn)在，它們卻正在轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)芯片。

　　IBM量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)組負(fù)責(zé)人杰里-周(Jerry Chow)說：“當(dāng)我們開始制作更好的設(shè)備，讓它們進(jìn)行教科書中的那種物理計(jì)算時(shí)，就會(huì)有更多的理論家、更多對(duì)已經(jīng)成型的設(shè)備感興趣的人參與進(jìn)來。這真的很令人興奮，因?yàn)槲覀冋陂_始制作的設(shè)備不僅在應(yīng)用方面很有用，在理論物理學(xué)上也很有用。”