来源:滚动播报
(来源:上观新闻)
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在“大模型”登上时髦首席之前,“量子计算”和“量子霸权”曾在媒体上热过很长一段时间。虽因媒体热点层出不穷,它眼下被更时髦的话题挤到一边去了,但这样也使得我们可以更安静地阅读和谈论有关的书。
对于和产业密切相关的那种“科学热点”,我向来持谨慎态度,因为很多这样的热点不久就会被证明只是商业炒作,成为过眼云烟,公众和媒体很快就转而追逐新的热点了。所以虽然上过正规的量子力学课程,我却很长时间对“量子计算”之类的话题缺乏关注兴趣,几乎从不置喙,直到这本《量子霸权》才引起了我的注意。
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《量子霸权:量子计算机革命如何改变世界》,[美]加来道雄 著,苏京春 译,中信出版集团2024年出版
本书作者加来道雄是美籍日裔物理学家,长期在纽约城市大学担任理论物理学教授,有一个常用的头衔是“超弦理论创立者之一”,出版过多种物理学方面的通俗著作,如《平行宇宙》《不可思议的物理》《人类的未来》等。这本《量子霸权:量子计算机革命如何改变世界》也是通俗著作,之所以引起我的注意,是因为此书符合我常用的一个奇特判据——作者有足够的学术地位,但不是业内人士。这样的人写书,为与自己有关的生意做宣传的嫌疑比较小,向壁虚构和穿凿附会的可能性也比较小,所以相对比较可信。
量子计算机与“量子霸权”
据说“量子霸权”(Quantum Supremacy)这个概念,最初是物理学家John Preskill在2012年提出的,意指量子计算装置所能拥有的远超经典计算机的计算能力。而“算力”在很长一段时间里,一直被视为人工智能发展的决定性因素之一,直到2025年中国DeepSeek模型问世,才对上述关于算力的叙事构成了挑战。不过即使DeepSeek开辟了新路径,算力对于人工智能来说仍是必不可少的基础之一。
所谓“量子霸权”,简单来说,就是指因量子计算机的算力远远超过传统计算机,所以一旦有效应用,就会在算力上呈现碾压之势,这就对传统计算机形成了“霸权”。传统计算机在所谓“摩尔定律”的支配下发展到今天,已接近极限状态。至于量子计算机的算力和传统计算机相比,可以呈现何种状态,加来道雄在书中举了中国科学院“量子信息与量子科技创新研究院”公布的例子——他们的量子计算机运算速度是普通超级计算机的100万亿倍(未核对原文,不过在这里数字就是错100万倍也不会影响结论)。
据书中所说,现在已经有一些量子计算机可以通过互联网供公众免费使用,比如2016年发布的“IBM Q Experience”量子计算机,就在互联网上有15台可以免费使用。据加来道雄说“目前每月约有2000人使用”,这显然是一个相当少的数字,也许是因为这样的高速计算目前还缺乏实际的“应用场景”。
本书的结构相当清晰:第一篇共五章,第一章先讲述“量子霸权”的基本意义,然后概要叙述计算机器自古及今的历史,从古希腊青铜机械残骸(就是那个著名的“Antikythera仪”,我以前在“科学外史”专栏写过,见2023.9.27《第一财经日报》)一直讲到量子计算机。后面第二、三、四篇每篇各四章,则是平面结构,依次讲述量子计算在未来各行各业的应用场景。这个看似平淡无奇的结构,对于了解“量子霸权”现状来说却是值得注意的。
展望,展望,几乎都是展望
事实上“量子计算”这件事情,远不像许多媒体上所设想的那样简单和乐观。照加来道雄所述,量子计算技术目前还远非可供大规模应用的成熟技术。比如他谈到的“量子退相干”问题,许多设想中或实验中的量子计算机,都需要在接近绝对零度的环境下工作,仅仅这一点就限制了量子计算的大部分实际应用场景。
书中真正论及量子计算原理的,其实就是第四章“量子计算机的黎明”。这一章加来道雄对量子力学的发展作了正确回顾,在此基础上将与量子计算有关的各个理论节点都作了简要概述。而第五章“竞赛开始”,则叙述了各种可能的量子计算机方案。这两章传递的最重要信息,其实就是“量子计算技术还处在早期阶段”,而全书的大部分内容都是展望。
加来道雄在本书中所谈论的量子计算各种未来应用场景,比如令人怀疑的“养活地球”等等,这些展望和设想,其实在“前量子计算”时代也是同样成立的,无非就是“如果计算机能力进一步加强,就能够……”这样的思路。但事实上,在许多场景的论述中,即使量子计算得到应用,也未见加来道雄展望出什么改天换地的新局面。
例如,本书第14章“全球变暖”,有一节是“量子计算机与气候模拟”,关于用计算机对未来气候变化进行模拟,其可靠性在气候科学界一直有争议,许多在计算机上玩出来的“气候模型”,往往是很不靠谱的。而它们不靠谱的主要原因是缺乏可靠数据,并不是因为计算机算力不够,所以不靠谱的模型即便使用了量子计算技术,也未必能够脱胎换骨。
行百里者半九十
加来道雄在本书中展望的量子计算技术在未来的应用场景,涉及能源、材料、健康、饥荒、战争、全球变暖、生命科学、人工智能等各种领域,以及这些应用对未来社会可能产生的影响。本书虽然是从过去讲到未来,但过去只是理解问题所需的背景和铺垫,对未来的展望才是重点。只不过也许他和我们许多人一样,认为只有在对历史充分了解的基础上展望未来,才是更为可靠的。
在加来道雄的行文中,历史回顾似乎给了他某种乐观主义的理由——乐观主义情绪弥漫在这本书中。比如谈到量子计算各种模拟应用场景中,除了模拟气候变化,他还谈到了另一种类型的模拟——用计算机模拟来替代试验。他举的例子是飞机或汽车的空气动力学设计中的风洞试验,这事他恐怕就过于乐观。
大型风洞也是高度工业化的实验设备,据说现在世界上最大的风洞设备只有中国能够制造,而美国搞脱实向虚多年,导致产业空心化,不得不用计算机模拟来替代风洞试验,但效果并不理想,这个缺陷在美军最新的战机研发和生产中已经反映出来。一些专家认为,计算机模拟并不能有效替代实际的风洞试验,这也不是用了量子计算技术就能够消除的。加来道雄举的这个例子,其实是以前“计算机科普”中常见的老生常谈。从常识来说,我们对外部世界的了解永远是不完备的,这注定了计算机上的试验模型也不可能是完备的,因此无论计算机的算力变得何等强大,计算机模拟不可能完全替代实物试验。
虽然加来道雄此书稍嫌过于乐观,但还是传递出了一个非常重要的信息——量子计算技术目前仍处于实验阶段,各种基于算力的“量子霸权”论述,其实都只是展望而已。本书原版出版于2023年,还是相当新的。此后两三年中,量子计算的局面并无重大改变。例如英国广播公司2026年1月一篇关于“谷歌量子计算机秘密实验室”的报道中,仍然认为“目前所有机器(量子计算机)仍然像玩具模型”。
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原标题:《江晓原:硅谷为什么会“忘记初心”?》
栏目主编:朱自奋 文字编辑:金久超
来源:作者:江晓原
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