未來計算新技術：量子計算機速度飆升

2024-09-10 19:17:10

    現有設備需要花費數百萬年時間才能處理的數據，未來設備只需要幾天就能完成。IBM和Google的工程師們聲稱，他們離製作出這種未來計算機已經更近了一步。

    對於世界上最早的可編程電子計算機， 我們如今尚存的記憶主要是它的代號「Colossus」。古希臘和羅馬人用這個詞來指巨大的雕像，而最著名的巨像要數作為世界七大奇蹟之一羅德島太陽神巨像。無論是從實體還是從概念上說，這個代號都很恰如其分。Colossus佔據了整個房間，並且配備了晚餐盤子大小的磁帶輪。它是在第二次世界大戰期間製作的，用來破解納粹的密碼。

    在那個時候，「computer」這個詞指的還是人（通常是女性），而不是機器，Colossus的出現可以算得上是一個奇蹟。以如今的計算標準來看，你幾乎認不出來它是臺計算機，因為它由數以千計的發光、發熱的真空電子管組成。這臺機器是可編程的，但卻沒有存儲器。當操作者想要運行不同的程序時，就使用開關和插座來修改線路。Colossus是一隻野獸，而且性情反覆無常。

    在計算時代的早期，這也是意料中的事情。計算機可以使用真空電子管來運行，但效果並不好。它們佔用空間太大，溫度太高，並且容易燒壞，因此，電晶體技術在20世紀60年代得到採用是一個具有革命性的變化。

    拜電晶體所賜，集成電路得以誕生。每單位面積的電晶體數量在穩定增長——大約每兩年就增加一倍，一直持續了30年之久——這就是人們所說的「摩爾定律」。

    從真空管到電晶體的轉變，是計算時代的一個轉折點，儘管那之後出現了巨大的進步，但直到現在，都還沒有另一個轉折點可以與之相媲美。

    如今，我們正處在一個類似的關鍵時刻：計算架構方面的技術變化可能會讓我們以一種新的方式來思考「計算機是什麼」。當量子計算跨過從理論到實踐的門檻時，這個拐點就會到來。

    以今天的標準來看，量子計算可以達到的處理速度委實令人難以想像。假設我們把這種量子計算機運用到監控領域，它可以瞬間在資料庫中掃描數以十億計的面孔，實時辨別出一個人的身份。這樣的計算機也許還可以模擬複雜的化學反應，或者是破解最嚴密的加密工具。

    「後量子時代的密碼學」儼然已經成為一個完備的領域。它的宗旨是寫出可以抵禦量子計算機進攻的算法。這樣的安全保障究竟有沒有可能實現，目前大家還無法確定。這意味著量子計算可能會對全球金融體系、 政府和其他機構造成嚴重破壞。

    人們常說，量子計算機可以在幾天裡解決傳統計算機會花費數百萬年時間解決的問題。長期以來，研發這種設備的理論思考都止步於數學公式領域，但是現在，它們卻正在轉變為計算機晶片。

    IBM量子計算實驗組負責人傑裡-周（Jerry Chow）說：「當我們開始製作更好的設備，讓它們進行教科書中的那種物理計算時，就會有更多的理論家、更多對已經成型的設備感興趣的人參與進來。這真的很令人興奮，因為我們正在開始製作的設備不僅在應用方面很有用，在理論物理學上也很有用。」■