神威 计算机 量子计算机有多可怕 一秒破译全世界所有密码！

一文看懂量子芯片，比神威太湖之光快100多倍的量子计算机，竟然比鸡蛋壳还脆弱！

最近半年以来，人工智能的发展重心逐渐从云端向终端转移，相伴而生的是全新一代的计算芯片产业全面崛起。智东西历经数月，首次对包括AI芯片在内的新一代计算芯片全产业链上下近百间核心企业进行报道，覆盖各大巨头玩家、新兴创企、场景应用、代工生产等，全面深入地对芯片产业发展、创新创业进行了追踪报道。此为智东西新一代计算芯片产业系列报道之一。

CES2018上，英特尔keynote演讲甩出49量子比特（qubits）超导量子计算测试芯片“Tangle Lake”，震撼全场，在争夺量子霸权的路上，科技巨头激烈厮杀，那么量子计算的魅力究竟有多大，竟能引得谷歌、英特尔、IBM等科技巨头纷纷“折腰”进军呢？举个例子，目前世界最强的超级计算机是神威·太湖之光，运算速度是每秒9.3亿亿次；而一台50量子比特的运算速度将达到每秒1125亿亿次，瞬间秒杀世界最强超级计算机。智东西带你走进神秘而又充满传说的量子计算领域，看尽量子计算机这三十多年的发展历程。

量子计算是什么？

在经典计算机里，存储的信息单位是比特（bit），比特使用二进制，也就是说一个比特表示的不是“0”就是“1”。

但是，在量子计算机里，情况会变得完全不同，量子计算机的信息单位是量子比特（qubit），量子比特可以表示“0”，也可以表示“1”，甚至还可以是“1”和“0”的叠加状态（superposition），即同时等于“0”和“1”，而这种状态在被观察时，会坍塌成为“0”或是“1”，也就变成了确定的值，其实也就和经典量子理论“薛定谔的猫”是一个道理（把一只猫放到一个不透明的特殊盒子中，在打开盒子前，这只猫既可能是死的，也可能是活的，打开后，两种可能性才坍塌到其中一种）。除此之外，两个量子比特还可以共享量子态，无论这两个量子比特离得多远，也就是所谓的“量子纠缠”（entanglement）。

量子比特的这种特性会带来什么好处呢？

理论上，2个量子比特的量子计算机每一步可以做到2的2次方，也就是4次运算，所以说，50量子比特的运算速度（2的50次方=1125亿亿次）将秒杀最强超级计算机（目前世界最强的超级计算机是神威·太湖之光，运算速度是每秒9.3亿亿次）。

说得再具体一点，拿《火影忍者》举例的话，那就是佐助是经典计算机，鸣人是量子计算机，要找一个东西，佐助只能自己一个一个地方跑去找，也许要找一年。

但是鸣人可以分出5个影分身，然后5个影分身再分出5个影分身，分身的分身再分身，所有分身都同时去不同的地方，瞬间找到东西，然后分身收回，只剩一个鸣人，取回东西，完成。

虽说理论上来说，量子计算机计算能力惊人，但是量子计算机也存在致命的缺点，主要有两点，这也是量子计算机一直发展缓慢的主要原因，第一是非常不稳定，需要低温运行，第二是精度差，错误率高。

成也萧何败萧何，量子计算之所以能达到如此神速，就是因为量子比特的叠加状态和量子纠缠，但与此同时，量子叠加和纠缠状态是极度脆弱的，不能受到一丁点干扰，量子计算机必须在极度低温条件下工作，低到什么程度呢？零下273摄氏度差不多吧，这就好比拿一根很细很细的针顶起一个鸡蛋，稍有干扰，结果就会变得一片狼藉。

其次，因为量子比特的不稳定性，量子计算的精度也存在问题，保真度（fidelity）不高。保真度是什么呢？打个不恰当的比方，就好像你拿100块钱去银行柜台存了又取，取了又存，来回几次，最后取回来的钱却只有60了，那保真度也就只有60%。

而且就算这些问题都可以得到解决，量子计算机对于处理日常任务并没有什么用处，对于普通人的生活影响不大。但在某些特殊领域里，量子计算机有传统计算机所不具有的能力，比如在化学和材料学里模拟分子结构，还有处理密码学、机器学习的一些问题，后文会详细说到，在此不赘述。

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