本文由 【AI前線】原創，原文連結：http://dwz.cn/77ZSBB
作者｜Mark Melin & Will Knight
譯者｜Debra
編輯｜Emily
AI 前線導讀：“人工智慧和機器學習變革人類社會？這種說法還是不要再口口相傳了吧，因為它們跟量子計算比起來簡直就像是業餘愛好者”。
量子計算：密碼學、比特幣和黑客的革命性應用
量子計算基於物理學，使用不同的體系結構，不僅運算速度更快，而且還能完成更復雜的渲染，生成更細微的結果。普通計算機將資訊儲存為 1 或 0，而量子計算機卻是使用量子糾纏和疊加（quantum entanglement and superposition），以不同的方式來處理資訊。
例如，量子計算不僅能生成二進位制輸出，而且可以進行更多的定性分析。它可以為同一個問題提供多個答案，例如，將概率分配給不同的結果，而不是隻提供單一的解決方案。
此外，量子計算使得包括機器學習在內的人工智慧應用速度顯著提升。許多科技巨頭如微軟和谷歌等對量子計算長期專案投資感興趣背後的重要原因，是建立一個全新基礎架構的潛力。量子計算讓之前不切實際的計算和計算機思維變得可能，可以同時執行比“可觀測宇宙中的原子數量”更多的計算。
在量子計算中，每一個二進位制資料都是唯一、自包含和編碼的。目前，數字計算只能有兩種狀態，開 / 關或是 / 否。
伯恩斯坦表示，由於量子計算可能成為高階密碼學的“遊戲規則改變者”，因此阿倫·圖靈（Alan Turing）終於找到了旗鼓相當的夥伴，解決以前無法破解的難題。
儘管報告中沒有具體提到比特幣，作為新架構強大功能的例證，用現在的數字計算機可以在很短時間內解決這種密碼難題。對於從事數字安全領域的人來說，他們也有必要了解量子計算可以用來破解基於數學的數字安全協議這一事實。
伯恩斯坦的報告關注的是量子計算對社會具有積極影響的一面，例如量子計算機可以幫助確定癌症病變，以及通過望遠鏡和深空應用收集的資料來發現類地行星。
隨著量子計算技術的發展，人工智慧和機器學習改變技術格局的影響會越來越明顯，但是誰能從中受益，以及如何實現這一目標，則可能會使這一領域獲得投資變得困難。
量子計算：對現有架構不造成威脅
大公司可能會涉足量子計算，但不會很快影響他們的基礎業務。
伯恩斯坦認為，那些正在開發量子計算環境和軟體的公司可能會佔有優勢，但是這些投資可能需要耐心才能得到回報。
由於量子計算機使用的事“完全不同的”計算機體系結構，因此需要完全不同的開發範例。這可能會給軟體公司創造“巨大的機會”，但是大家關注的焦點仍然還是是否有進展。量子計算不太可能替代現有的數字計算機體系結構，而是被用於那些不需要對目前採用的整個基礎結構進行重新程式設計，比較前沿的新型應用程式。
現有的企業管理應用程式（ERP）不太可能受到影響，因為給“完全不同”的架構編寫解決方案的成本，不會帶來相應的投資回報，除非計算速度快到足以帶來快速的回報。預計將會產生變個性影響的應用程式將是與人工智慧、物聯網和大資料分析等前沿領域領的程式。
雖然這些技術可能需要時間才能夠變現，但一旦開始，競爭將會變得激烈，供應鏈中將出現早期的應用。
科技巨頭之間的量子計算之爭
科技巨頭是前沿科技的領跑者，在量子計算這一技術上也一樣。IBM、谷歌、Intel 和舊金山的一家創業公司 Rigetti 正在競相建立各自的量子系統。這些機器利用量子物理學的違反直覺的特性，以與傳統計算機不同的方式處理資訊。
今年 11 月，IBM 樹立了計算領域的一個里程碑，宣佈建成一臺能夠處理 50 量子位元或量子位的量子計算機。該公司還在其雲端計算平臺上線了一個 20 量子位元的系統。
IBM 研究量子計算由來已久，該公司的研究人員建立了量子資訊處理領域，並在該領域進行了幾十年的基礎研究。在可用性量子系統方面，IBM 也取得了重大進展，首先是實現雲端計算可以訪問量子計算機，開發相關的軟體工具，其次是證明一個簡單的機器可以在化學等領域的用途。
近年來，谷歌對量子計算的興趣也大增。2017 年 10 月 24 日，繼開源 tensorflow、caffe 等深度學習開發框架後，谷歌在自己的官方部落格上宣佈，開源量子計算軟體 OpenFermion，從而讓科學家更方便的使用量子計算機。
谷歌稱，這次開放的是 OpenFermion 的原始碼，可供使用者免費使用，化學家和材料學家可以利用谷歌軟體改編演算法和方程，使之能在量子計算機上執行。事實上，谷歌開源的做法也是量子計算機領域目前的趨勢，IBM、英特爾、微軟和 D-Wave 等公司都曾宣佈開放自己的量子計算平臺，使之能促進量子計算的商業化執行。
另外，在一篇釋出於 Nature 的文章中，Google 發表了一份關於量子優越性（quantum supremacy）的宣告，公開了 Google 對於證明量子計算機擁有超越傳統計算機任務執行能力的計劃。計劃的關鍵點是建立 50 量子位元的量子計算器（50-qubit processors）來解決量子取樣問題。
據《新科學人》（News Scientist）報導，Google 已經成功地模擬 9 量子位元（9-qubit quantum）量子計算機實現了量子取樣，目前正在積極打造一個 50 量子位元的量子計算機。 主要挑戰在於，隨著量子位元數目的增加，如何能夠保持低誤位元速率（error rate），這是也量子可擴充套件性的主要問題。 谷歌的工程師 Alan Ho 解釋說，谷歌目前正在建立一個量子系統，預計能夠在年底前達到至少 99.7％的雙量子保真度（two-qubit fidelity）。
儘管 IBM 已經建成一臺能夠處理 50 量子位元的量子計算機，但這並不意味著量子計算已經可以被普遍採用。因為 IBM 開發的系統仍然和其他公司構建的系統一樣非常挑剔且具有挑戰性。在 50 和 20 量子位元的系統中，量子態存在了 90 微秒，雖然打破了業界記錄，但時長仍然十分短暫。
儘管如此，50 量子位系統的建成是量子計算機發展的重要標誌。迄今為止，其他建成的系統效能有限，只能完成一些在傳統的超級計算機上也可以進行的計算。而一個 50 量子位元的機器可以做到非量子計算技術無法企及的任務。
原文連結：
http://www.valuewalk.com/2017/12/quantum-computing-robots/
https://www.technologyreview.com/s/609451/ibm-raises-the-bar-with-a-50-qubit-quantum-computer/
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