跟量子計算比起來，AI和機器學習弱爆了！

本文由 【AI前線】原創，原文連接：http://dwz.cn/77ZSBB

做者｜Mark Melin & Will Knight

譯者｜Debra

編輯｜Emily

AI 前線導讀：「人工智能和機器學習變革人類社會？這種說法仍是不要再口口相傳了吧，由於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，使用不一樣的體系結構，不只運算速度更快，並且還能完成更復雜的渲染，生成更細微的結果。普通計算機將信息存儲爲 1 或 0，而量子計算機倒是使用量子糾纏和疊加（quantum entanglement and superposition），以不一樣的方式來處理信息。

例如，量子計算不只能生成二進制輸出，並且能夠進行更多的定性分析。它能夠爲同一個問題提供多個答案，例如，將機率分配給不一樣的結果，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能應用速度顯著提高。許多科技巨頭如微軟和谷歌等對量子計算長期項目投資感興趣背後的重要緣由，是創建一個全新基礎架構的潛力。量子計算讓以前不切實際的計算和計算機思惟變得可能，能夠同時執行比「可觀測宇宙中的原子數量」更多的計算。

在量子計算中，每個二進制數據都是惟1、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，因爲量子計算可能成爲高級密碼學的「遊戲規則改變者」，所以阿倫·圖靈（Alan Turing）終於找到了旗鼓至關的夥伴，解決之前沒法破解的難題。

儘管報告中沒有具體提到比特幣，做爲新架構強大功能的例證，用如今的數字計算機能夠在很短期內解決這種密碼難題。對於從事數字安全領域的人來講，他們也有必要了解量子計算能夠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備積極影響的一面，例如量子計算機能夠幫助肯定癌症病變，以及經過望遠鏡和深空應用收集的數據來發現類地行星。

隨着量子計算技術的發展，人工智能和機器學習改變技術格局的影響會愈來愈明顯，可是誰能從中受益，以及如何實現這一目標，則可能會使這一領域得到投資變得困難。

量子計算：對現有架構不形成威脅

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。

伯恩斯坦認爲，那些正在開發量子計算環境和軟件的公司可能會佔有優點，可是這些投資可能須要耐心才能獲得回報。

因爲量子計算機使用的事「徹底不一樣的」計算機體系結構，所以須要徹底不一樣的開發範例。這可能會給軟件公司創造「巨大的機會」，可是你們關注的焦點仍然仍是是否有進展。量子計算不太可能替代現有的數字計算機體系結構，而是被用於那些不須要對目前採用的整個基礎結構進行從新編程，比較前沿的新型應用程序。

現有的企業管理應用程序（ERP）不太可能受到影響，由於給「徹底不一樣」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序將是與人工智能、物聯網和大數據分析等前沿領域領的程序。

雖然這些技術可能須要時間纔可以變現，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同樣。IBM、谷歌、Intel 和舊金山的一家創業公司 Rigetti 正在競相創建各自的量子系統。這些機器利用量子物理學的違反直覺的特性，以與傳統計算機不一樣的方式處理信息。

今年 11 月，IBM 樹立了計算領域的一個里程碑，宣佈建成一臺可以處理 50 量子比特或量子位的量子計算機。該公司還在其雲計算平臺上線了一個 20 量子比特的系統。

IBM 研究量子計算由來已久，該公司的研究人員建立了量子信息處理領域，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，首先是實現雲計算能夠訪問量子計算機，開發相關的軟件工具，其次是證實一個簡單的機器能夠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，谷歌在本身的官方博客上宣佈，開源量子計算軟件 OpenFermion，從而讓科學家更方便的使用量子計算機。

谷歌稱，此次開放的是 OpenFermion 的源代碼，可供用戶無償使用，化學家和材料學家能夠利用谷歌軟件改編算法和方程，使之能在量子計算機上運行。事實上，谷歌開源的作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本身的量子計算平臺，使之能促進量子計算的商業化運行。

另外，在一篇發佈於 Nature 的文章中，Google 發表了一份關於量子優越性（quantum supremacy）的聲明，公開了 Google 對於證實量子計算機擁有超越傳統計算機任務執行能力的計劃。計劃的關鍵點是創建 50 量子比特的量子計算器（50-qubit processors）來解決量子採樣問題。

據《新科學人》（News Scientist）報道，Google 已經成功地模擬 9 量子比特（9-qubit quantum）量子計算機實現了量子採樣，目前正在積極打造一個 50 量子比特的量子計算機。 主要挑戰在於，隨着量子比特數目的增長，如何可以保持低誤碼率（error rate），這是也量子可擴展性的主要問題。 谷歌的工程師 Alan Ho 解釋說，谷歌目前正在創建一個量子系統，預計可以在年末前達到至少 99.7％的雙量子保真度（two-qubit fidelity）。

儘管 IBM 已經建成一臺可以處理 50 量子比特的量子計算機，但這並不意味着量子計算已經能夠被廣泛採用。由於 IBM 開發的系統仍然和其餘公司構建的系統同樣很是挑剔且具備挑戰性。在 50 和 20 量子比特的系統中，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。迄今爲止，其餘建成的系統性能有限，只能完成一些在傳統的超級計算機上也能夠進行的計算。而一個 50 量子比特的機器能夠作到非量子計算技術沒法企及的任務。

原文連接：

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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