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潘建偉:怎么保證給我打電話的是馬云本人?這項技術可以做到
關鍵字: 量子計算機量子力學潘建偉馬云云棲大會【10月11日,在阿里2017云棲大會上,中國量子力學第一人潘建偉教授發表了“新量子革命和量子計算”主題演講,潘建偉表示,希望到明年,能實現50個量子比特的操作;未來十年能實現數百個量子比特的操作,在特定領域的計算能力達到目前全世界計算能力的100萬倍。
潘建偉講到,信息技術的發展,很大程度上是量子力學奠定了根本的基礎。通過對量子力學理論的觀測和應用,催生了第三次產業變革,同時也帶來了兩個問題:一是隨著計算力的提高,信息安全問題就會出現;二是大數據也需要非常強的計算力,把數據里的有效信息提取出來。“提取不出來,就是垃圾,提取出來,就是金子”,他說。
潘建偉在演講中
“非常有意思的是,量子力學同時為解決這些問題做好了準備,第二次量子信息革命正在加速到來”。潘建偉說,量子信息學將有三方面的應用:第一是利用量子通信提供原理上無條件安全的加密;第二是利用量子計算實現超快的計算能力,一個億級變量的方程組計算,用現在最快的超級計算機也需要100年,而用量子計算機只需要0.01秒;第三是實現量子精密測量。
“量子計算發展的進程比我想象得要快得多。”潘建偉說,中國科學家已經在實驗室實現了目前已知的所有量子算法的驗證。
他預計,團隊將在今年底發布一臺可上網的、基于超導量子比特的量子計算機;希望到明年,能實現50個量子比特的操作;未來十年能實現數百個量子比特的操作。最終,計算能力將超越目前最強大的超級計算機,實現“量子稱霸”。實現后可用于很多實用性的研究,例如研究量子退火的機制,實現高效全局的最優搜索,使得指揮交通、理解圖像等更加簡便、迅速。
2015年7月,阿里云聯合中科院成立“中國科學院-阿里巴巴量子計算實驗室”,宣布共同開展在量子信息科學領域的前瞻性研究,研制量子計算機。
2017年5月,中國科學院-阿里巴巴量子計算實驗室等參與研發的中國首個光量子計算機面世。】
以下為現場演講實錄:
首先熱烈祝賀達摩院的成立,本來我有一個夢想,我希望在中科大上海研究院也搞一個達摩院,結果這個專利被馬云給搶了,我也喜歡看武俠小說。
剛才我在下面聽馬云演講的時候,回想起一個景象:十八年之前,如果這么一個人在臺上嘩嘩講,別人可能認為這個人是瘋子,把他趕下臺。但是回過頭來看,只要有一點理想,瘋狂一點,也是不要緊的。
潘建偉在演講中
我今天講的題目,是新量子革命和量子計算,二十年之前,當我讀了姚期智先生的一些文章的時候,我覺得量子計算的Idea在我有生之年不可能成為現實。但是二十年過去了,我覺得這個新量子革命正在到來,正在發生,而且量子計算它所發展的進程比我想象的要快得多。
其實我們知道,我們人類歷史上有兩次科學革命,在建立牛頓力學之前,我們用的就是我們的生物能,我們馴養猴子、馴養馬、馴養狗,來為我們服務。但到了牛頓力學之后,第一次催生了產業變革,隨著瓦特蒸汽機的發現,英國抓住了機會,所以它在十八世紀末崛起成為世界頭號強國。
隨后也是在牛頓力學框架基礎之上,在麥克斯韋理論的基礎之上,有了電力產業的變革,德國和美國先后抓住機會,在十九世紀中和二十世紀初成為世界工業強國。隨著上一個世紀初量子力學、信息技術的發展,催生了以信息技術為代表的第三次產業變革,在這個過程中,日本抓住了機會,也變成了工業強國。
今天我們使用的信息技術,很大程度上都是由量子力學奠定的基礎:原子彈的研制,催生了現代意義上通用計算機的誕生;當時西歐核子中心,很多數據需要傳到全世界各地,形成了今天的互聯網雛形,當時提出互聯網雛形概念的物理學家,今年也得到了圖靈獎,物理學家有時候也可以成為信息學家。為了對相對論進行檢驗,物理學家構建了原子鐘,地上放個原子鐘,天上放個原子鐘,過一段時間,時間不一樣了,正是把相對論和原子鐘放在一起,構建了今天GPS的基礎。
正是通過對量子力學的被動觀測和引用,催生第三次產業革命,以信息技術革命為代表。目前信息技術發展,遇到兩個比較嚴重的問題,第一個是安全性的問題。比如說給我打電話,我希望馬云給我打電話,而不是訊飛模仿馬云給我打電話,我們可以用加密算法保證給我打電話的這個人是馬云。
另外打電話的過程當中,信息不想被別人知道,需要進行加密來保證我的信息不會泄露;同時在數字簽名的幫助之下,我可以發現馬云給我講的這個話到底有沒有被別人篡改過,以至于他講的話是不是他的本意等等。這一切都是需要有加密算法,這是基石。
非常不幸的是,目前在我這里顯示的這些,所依賴的加密算法,原則上都可以破解的。比如說RSA512(公鑰加密算法——觀察者網注),1999年被破解了;RSA768,2009年被破解了;2017年2月,Google破解了廣泛應用的文件數字證書當中的SHA+1算法。我們的信息安全瓶頸日益凸現,平時在用的時候感覺不到,但是遇到惡意攻擊的時候,這個問題必須解決。
另外一個問題,大數據需要有強大的計算能力,把數據里面有效的信息提取出來。如果數據里面信息提取不出來,數據就是垃圾,提取出來,就是金子。目前全世界的計算能力還是非常有限的,盡管我們說每個人手機上的計算能力都已經跟當年美國登月計劃里面所用到的計算能力一樣。但我們全世界計算能力加起來,用一個數字表示就是2的80次方左右。
根據摩爾定律,晶體管尺寸逐漸到達納米量級以后,已經很難發展了,所以在這種基礎的情況下,量子效應將起到一個主導作用。原先晶體管的電路原理將不再適用,所以基于原來的摩爾定律,把晶體管做的越來越小,集成度做的越來越高這條路徑就慢慢不行了,但需求卻仍然在增長。
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- 責任編輯:趙曉明
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