從印刷媒體到量子計算，新技術將會帶來嶄新的世界

本文翻譯自inc網站，作者Greg Satell。原文標題：The Quantum Age Is Almost Upon Us and We Need to Start Taking It Seriously

每種新技術都有能力創造奇迹，但同時也有可能給人類帶來恐懼。瑞士科學家 Conrad Gessner 在 16 世紀就警告說，印刷媒體造成的數據過載會給人們的心智造成「混亂和損害」。每種可能的進步都經歷過類似的擔憂，從火車和汽車到計算機和社交媒體無不如此。

實際上技術變革了人類體驗，而且始終有利有弊。信息技術降低了我們在頭腦中記住信息和執行運算的能力。汽車導致污染和每年數千人死亡。儘管如此，我並沒有看到很多人願意放棄它們。

我們即將進入量子時代，並且各種嘩眾取寵的報道已經開始顯現。舉例而言，最近發表的一篇媒體文章警告說，量子計算機有能力攻破最安全的加密演算法。這聽起來像是一個恐怖的問題，也確實是一個恐怖的問題，但同時也是一個很容易解決的問題。在量子時代，我們需要的不是荒謬地散布恐慌言論，而是去理解這一技術的飛躍。

量子計算機是什麼？

• 1993年，IBM 研究院進行了一次不同尋常的實驗。該實驗起源於阿爾伯特·愛因斯坦與尼爾斯·波爾之間一場存在已久的爭議。爭議的問題稱為量子糾纏，阿爾伯特·愛因斯坦稱之為「幽靈般的超距作用」，而且認為這是荒謬的。他設計了一個實驗來證明波爾是錯的。

然而，IBM 科學家證明量子糾纏不僅是真實現象，還可能轉變為常人無法想像的有用產品。該實驗現在稱為量子隱形傳態實驗，它催生了一個被稱為量子資訊理論的全新計算機科學分支。人們逐漸清楚地意識到，在理論上可基於量子信息狀態構建一台更加強大的計算機。

• 如今，該理論已成為現實。Google 和 IBM 都已開發了小型量子計算機，IBM 甚至允許人們通過雲訪問它的計算機。D-Wave 公司目前正在銷售其商用量子計算機，聲稱其使用了一種稱為量子退火（quantum annealing）的演算法。

顯而易見，量子時代已經來臨。我們預計這些早期的技術有望在未來幾年內顯著擴大應用規模，並且不久的將來該技術將廣泛普及。這將帶來令人興奮的新的可能性，但與任何技術一樣，它同時也給人們帶來了新的危險。

完全消除複雜性

• 量子計算是完全不同的，因為利用了量子糾纏和量子疊加等亞原子效應，並且創造了大得多的計算空間。量子疊加意味著不再只有 1 和 0 兩種狀態，量子位可能為 1、0 和同時為 1 和 0。量子糾纏以某種方式鏈接這些狀態，甚至當今的科學家都無法完全理解該方式。

正是這種通過量子糾纏進行鏈接的方式從根本上改變了計算的數學法則。300 個普通的位會得到 600 種可能的狀態 (2 x 300)，但 300 個量子位會得到 2^300 個可能的狀態。全面地看，這些狀態比已知宇宙中的原子數還要多。

正是這些極其龐大的計算空間，使量子計算與之前的任何技術完全不同。簡單來講，無需採用蒙特卡羅模擬或遺傳演算法等簡便方法，我們就能完全消除複雜性，而且這將帶來新的可能性。

例如，由於計算限制，工程師在訓練人工智慧演算法時會丟失大量信息，這降低了這些演算法的效率。醫學也受到限制，因為我們無法理解身體內複雜的相互作用。我們還需要更好地理解先進材料的複雜動力學，以製造更好的產品。量子計算機讓我們能處理所有這些複雜性，完成以前根本無法完成的事情。

加密問題

• 量子計算機的未來令人興奮，但它也存在隱患。密碼學家利用目前技術的局限性來保障信息和交易的安全。一旦我們能通過量子計算管控極高的複雜性，那麼現有的加密標準就會失去作用。

這聽上去非常恐怖。正如 Jason Bloomberg 在上文提及的文章中所寫，「如果俄羅斯政府在美國制定出對策之前破解了我們的所有密碼，盜取選票將毫不費力。歡迎來到 21 世紀的密碼戰場。」

這也是非常不切實際的。事實是，他描述的「對策」已經以量子密碼學的形式存在，該理論自上世紀 90 年代初就已出現。事實上，美國國家安全局已開始切換為量子安全加密演算法。

還有一些私營公司也實現了量子安全系統。ID Quantique 便是其中之一，該公司從 2007 年開始安裝這類系統。今年，該公司預計會在 15 家獨立組織安裝 200 多套系統。所以，儘管量子計算引發的安全漏洞明顯是一個真實的問題，但它也是一個很容易解決的問題。

ID Quantique 的 CEO Gregoire Ribordy 告訴我：「我們看到這個行業正在發展，吸引著新的加入者，並發展出一個圍繞量子密碼學的完整生態系統。我們還看到了真實的學習曲線，這降低了成本並提高了實現效率。」

銳意進取

每次技術的重大突破都會帶領我們進入未知的領域。沒有人真正知道印刷機印刷的大量文字會帶來什麼結果，就像我們不知道宇航員是否會從太空帶回陌生的新疾病，或者我們突破音障後會發生什麼一樣。

然而，我們取得了所有這些成就，而且生活因此變得更好。技術大大改善了我們的生活，使我們更健康、更繁榮，甚至更聰明了。然而它也帶來了各種挑戰，比如人口過剩、氣候變化和致命的車禍，不過技術也為我們提供了應對這些挑戰的能力。

重要的是，我們始終在銳意進取。正如 IBM 科學家 Jerry Chow 告訴我的，「我很興奮能研究量子計算機。我沒有與阿蘭·圖靈或葛麗絲·霍普[一位早期的計算機編程先驅]或任何類似科學家合作過。但是現在，我正在幫助開闢一個新的時代，而且這甚至可能比第一次計算機革命更令人興奮。」

這正是技術如此引人入勝的地方。它開啟了一扇新的大門。顯然，並非在這扇門后發現的一切都是我們喜歡的，但僅僅走過這扇大門也是一種進步。因為一旦我們跨過這道門檻，就一定會發現另一側為我們打開的新的可能性。

延展閱讀：

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• TED演講：歡迎來到不可思議的量子計算世界

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