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无论是否准备好,量子革命的脚步似乎都已越来越近

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2017年12月19日,微软员工们欢迎来自美国华盛顿州雷德蒙市微软主园区的访客们。作为全球顶尖科技巨头之一,微软公司正在与Alphabet旗下的谷歌、老牌科技公司IBM、以及一批小型专业量子计算机开发企业开展竞争。

来源:Forbes  2019-03-13 10:39:09

关键字: 量子计算

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至顶网软件频道消息:最近,有两篇文章引起了我的注意。

无论是否准备好,量子革命的脚步似乎都已越来越近

第一篇发布于Financemagnates.com网站,标题为《量子计算有可能成为区块链网络的主要威胁》。其内容是彭博TV对Michael Bancroft进行的一次采访,他在对话中谈到了区块链技术的普及,以及在保护加密货币之外区块链实现的网络安全保障等越来越多的其它用途。他解释称,不久之后,“我们可能会看到区块链技术被应用于网络安全……[政府]希望借此保护重要文件与记录不受黑客攻击影响。”事实上,美国五角大楼目前正在努力实现这一区块链发展目标。

Bancroft同时补充称,“但这也让我感到有些担心。因为人们相信……区块链「就是一切,就是终极答案」。它超级安全,但我认为这种看法并不完全准确。”

举例来说,“如果量子计算能够实现规模扩展……那么在理论上,普通计算机可能需要执行数千年的任务”,包括破解用于保护区块链网络的加密技术,“对量子计算机而言可能一分钟左右就会被全面瓦解。”这意味着区块链不再是一把可靠的门锁,而将成为未来量子黑客眼中最具吸引力的攻击目标。

我个人长年负责撰写与区块链安全相关的主题专栏,而且曾多次讨论过量子计算可能对区块链产生的致命影响,因此能够看到金融行业的从业人士表达出这样的前瞻性担忧,无疑令人感到欣慰。

然而,Bancroft仅仅说对了一半。受到影响的不仅仅是区块链,而是整个科技体系——从网络,到太空卫星,再到无人驾驶汽车、智能电网、5G乃至物联网等等。它们都必须为量子技术的普及做好准备,因为这种新技术建立在与传统计算机完全不同的科学基础之上,并将带来迥然相异的机遇与挑战。

但这种变化到底正以怎样的速度推进?考虑到这个问题,第二篇文章抓住了我的眼球。这篇文章发布在至顶网上,标题为《IBM迎来量子计算里程碑,「量子优势」或将在2020年实现》。这篇文章解释了自2017年至今,IBM公司如何每年将量子计算机的性能提升一倍,以及蓝色巨人目前掌握的Q System One如何利用20量子比特处理器将Quantum Volume推向16——达到目前IBM Q计算机的两倍(Quantum Volume是一种指标,用于衡量目标设备在特定空间与时间内所完成量子计算内的有用量)。这是迄今为止IBM公司得到的最高Quantum Volume成绩,也使得该公司预测“实现实际用途或者所谓量子优势,可能只需要十年左右。”

是的,这就是答案。在几年之前似乎还是一种幻想的大规模量子计算机,如今已经有望在2020年初步成型。顺带一提,量子优势是指量子计算机能够在某些特定任务当中实现超越传统计算机(甚至超级计算机)的执行速度与处理效率。这代表着我们面向Q-Day迈出的一大步——好吧,又一种新表述,Q-Day可以理解成Mike Bancroft所提出的种种担心,即量子计算机足以被用于破解那些负责保护我们最重要公共加密系统的大型算法。

最重要的是,量子革命即将到来。就算我们的金融业与网络安全保险企业在获取信息方面进展缓慢,政府也绝对不会对此无动于衷——至少这一次不会。

举例来说,很多朋友已经听说目前Jacob Taylor博士正在白宫领导科技政策办公室的相关工作。Taylor博士对量子技术可谓了如指掌,而且他还刚刚被任命为美国国家量子事务协调办公室主任。

《国家量子倡议法案》也已经得到国会通过并由特朗普总统签字确认。此项法案将动员美国国家科学基金会与能源部推动量子技术领域的更多创新,而其主要落地点当然会集中在各个先进的联邦实验室当中。另外,现任美国能源部长Rick Perry也对这项任务给予了充分重视;最近,他在与一位洛斯阿拉莫斯国家实验室员工进行交谈时指出,目前能源部面临的最为紧迫的任务之一,就是确保美国在量子军备竞赛当中胜出。

美国国家标准与技术研究院(简称NIST)当然也不可能袖手旁观,其一直致力于建立量子抗性算法的新标准,旨在保护数据与网络免受量子攻击影响。此外,该研究院还于去年在代理主管Joseph Broz博士的领导下建立起量子经济发展联盟(简称QED-C)。其使命在于推动以美国为主导的量子产业供应链的发展。Joseph博士告诉我,他的目标是缩短量子研究设施建立与筹备所需要的时间,具体希望将周期由目前的三年缩短至六个月左右。

不可否认的是,中国在量子领域仍然把我们甩在身后,如果用得分来比较的话大约是20比1。但是像量子货币这样的技术并不代表着一切。正如量子经济发展联盟的Jake Taylor、Joseph Broz或者Paul Stimers所抱持的观点,量子创新的关键来源就在美国本土,而不仅仅体现为谷歌或者IBM。现在美国唯一要做的,就是以正确的方式动员并激励整个量子研究社区,并将其引导上正确的发展道路。

而作为其中非常重要的一项工作,我们有必要让作为非量子科学从业者的普通民众意识到量子革命可能带来的风险与机遇。也正因为如此,量子联盟倡议才在本月发布了我们的《量子计算与量子保护网络安全管理指南》,旨在让每一位CEO、CFO以及CIO都清楚量子黑客即将以怎样的面貌出现在我们面前,以及我们该如何立足当下为这一波新的挑战做好准备。

因为事实是,正如Mike Bancroft所言,量子计算的普及虽然会带来不少值得担忧的难题,但同时也蕴藏着诸多期待与希望。从医学到空间科学,量子技术将为人类社会做出巨大贡献;此外,量子传感器以及善于解决一部分特定类型问题的量子计算机,亦有望帮助我们破解大自然中某些最令人费解的奥秘。

希望哲学家Cleanthes说得好:愿意的,命运领着走;不愿意的,命运拖着走。您与您所在的企业、组织或者高校打算在这波量子计算浪潮中处于怎样的位置?这个问题,也许将在未来十年当中始终萦绕在我们身边。

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