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量子计算机深刻影响人类未来!很多国家会被打回原形-重返原始!

(2018-01-16 03:16:19)
分类: 自然、科技、创新、发明、军事

        量子计算机深刻影响人类未来!很多国家会被打回原形-重返原始,世界各国文明富裕程度呈金字塔级的等级划分将会更加鲜明!未来量子计算机黑科技的到来,将比“核大战”威力更恐怖!

        随着未来量子计算机黑科技的应用,世界原有IT产业、国际互联网、各国互联网金融体系、和建立在当前国际互联网平台基础之上的布鲁塞尔的SWIFT国际金融支付系统CIPS人民币跨境银行同业支付系统、世界互联网贸易体系都必将崩塌!

      这是未来不久将对世界经济与安全领域影响最大、杀伤力最广、持续时间最长的灰犀牛事件!       正如大多数人所了解的,量子计算机在密码破解上有着巨大潜力。  5G时代和建立在当前IT技术上所谓的人工智能,应该是个“伪命题”极不严谨!

      ​​​​目前,所谓的加密货币离岸的百慕大开曼英属维尔京瑞士避税金融天堂区块链技术及比特币互联网金融平台世界互联网国际贸易体系国际银行间跨境金融支付系统都会随着未来量子计算机超强闪电般的密码破解能力的出现而土崩瓦解

      未来世界的国际量子互联网才算是真正“安全的互联网体系”! 

       考虑问题要站在双方、甚至是对立面、全球未来发展趋势的角度来“思考未来的趋势发展”!这样才会更全面!这样才不会发生、避免、躲避---颠覆性的事件发生和不可逆转的巨大损失! ​​​​

        几年前,科技界还在争论能不能制造出实用的量子计算机。但现在已经不用争了,量子计算机真来了。

        日前,IBM正式宣布,他们已经成功研制出50量子比特的量子计算机,且商用量子计算机正在加速

        而在更早的今年5月3日,中国也宣布已研制出世界首台光量子计算机。量子计算机已不是什么新鲜事了。

        或许,不久你就能用到量子计算机。但你知道,对人类来说,这意味着什么吗?

       量子计算机意味着什么?

        从电子计算机到量子计算机,只是一字之差,但对生产、科研和日常生活来说,这却意味着翻天覆地的改变。

                                                         http://s8/mw690/001wqv6jzy7hqjLcRCf47&690

                                                                    承载16个量子位的硅芯片

       量子计算机,顾名思义,就是实现量子计算的机器。是一种使用量子逻辑进行通用计算的设备。不同于电子计算机(或称传统电脑),量子计算用来存储数据的对象是量子比特,它使用量子算法来进行数据操作。

      要说清楚量子计算,首先看经典计算机。经典计算机从物理上可以被描述为对输入信号序列按一定算法进行变换的机器,其算法由计算机的内部逻辑电路来实现。 

       1.其输入态和输出态都是经典信号,用量子力学的语言来描述,也即是:其输入态和输出态都是某一力学量的本征态。如输入二进制序列0110110,用量子记号,即|0110110>。所有的输入态均相互正交。对经典计算机不可能输入如下叠加态:C1|0110110 >+ C2|1001001>。 

       2.经典计算机内部的每一步变换都演化为正交态,而一般的量子变换没有这个性质,因此,经典计算机中的变换(或计算)只对应一类特殊集。

      相应于经典计算机的以上两个限制,量子计算机分别作了推广。量子计算机的输入用一个具有有限能级的量子系统来描述,如二能级系统(称为量子比特(qubits)),量子计算机的变换(即量子计算)包括所有可能的幺正变换。

 

       1.量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态,其相互之间通常不正交;2量子计算机中的变换为所有可能的幺正变换。得出输出态之后,量子计算机对输出态进行一定的测量,给出计算结果。

      由此可见,量子计算对经典计算作了极大的扩充,经典计算是一类特殊的量子计算。量子计算最本质的特征为量子叠加性和量子相干性。量子计算机对每一个叠加分量实现的变换相当于一种经典计算,所有这些经典计算同时完成,量子并行计算。 

      经典算法

      量子计算机在1980年代多处于理论推导状态。1994年彼得·秀尔(Peter Shor)提出量子质因子分解算法后,因其对于通行于银行及网络等处的RSA加密算法可以破解而构成威胁之后,量子计算机变成了热门的话题,除了理论之外,也有不少学者着力于利用各种量子系统来实现量子计算机。

      半导体靠控制集成电路来记录及运算信息,量子计算机则希望控制原子或小分子的状态,记录和运算信息。 1994年,贝尔实验室的专家彼得·秀尔(Peter Shor)证明量子计算机能做出离散对数运算,而且速度远胜传统计算机。因为量子不像半导体只能记录0与1,可以同时表示多种状态。如果把半导体比成单一乐器,量子计算机就像交响乐团,一次运算可以处理多种不同状况,因此,一个40比特的量子计算机,就能在很短时间内解开1024位计算机花上数十年解决的问题

       正如大多数人所了解的,量子计算机在密码破解上有着巨大潜力

       当今主流的非对称(公钥)加密算法,如RSA加密算法,大多数都是基于于大整数的因式分解或者有限域上的离散指数的计算这两个数学难题。他们的破解难度也就依赖于解决这些问题的效率。

      传统计算机上,要求解这两个数学难题,花费时间为指数时间(即破解时间随着公钥长度的增长以指数级增长),这在实际应用中是无法接受的。

      而为量子计算机量身定做的秀尔算法可以在多项式时间内(即破解时间随着公钥长度的增长以k次方的速度增长,其中k为与公钥长度无关的常数)进行整数因式分解或者离散对数计算,从而为RSA、离散对数加密算法的破解提供可能。但其它不是基于这两个数学问题的公钥加密算法,比如椭圆曲线加密算法,量子计算机还无法进行有效破解 。

      针对对称(私钥)加密,如AES加密算法,只能进行暴力破解,而传统计算机的破解时间为指数时间,更准确地说,是  https://gss2.bdstatic.com/9fo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/s=56/sign=6876b66c6963f624185d39058644e381/0823dd54564e92584b60bbbb9e82d158ccbf4e0a.jpg  ,也就是说,量子计算机暴力破解AES-256加密的效率跟传统计算机暴力破解AES-128是一样的。

      更广泛而言,Grover算法是一种量子数据库搜索算法,相比传统的算法,达到同样的效果,它的请求次数要少得多。对称加密算法的暴力破解仅仅是Grover算法的其中一个应用。 

      在利用EPR对进行量子通讯的实验中科学家发现,只有拥有EPR对的双方才可能完成量子信息的传递,任何第三方的窃听者都不能获得完全的量子信息,正所谓解铃还需系铃人,这样实现的量子通讯才是真正不会被破解的保密通讯。

      此外量子计算机还可以用来做量子系统的模拟,人们一旦有了量子模拟计算机,就无需求解薛定谔方程或者采用蒙特卡罗方法在经典计算机上做数值计算,便可精确地研究量子体系的特征。

        工作原理

      普通的数字计算机在0和1的二进制系统上运行,称为“比特”(bit)。但量子计算机要远远更为强大。它们可以在量子比特(qubit)上运算,可以计算0和1之间的数值。假想一个放置在磁场中的原子,它像陀螺一样旋转,于是它的旋转轴可以不是向上指就是向下指。常识告诉我们:原子的旋转可能向上也可能向下,但不可能同时都进行。但在量子的奇异世界中,原子被描述为两种状态的总和,一个向上转的原子和一个向下转的原子的总和。在量子的奇妙世界中,每一种物体都被使用所有不可思议状态的总和来描述。

                                                          http://s15/mw690/001wqv6jzy7hqkPkh1Ibe&690

                                                                           量子计算机原理

       想象一串原子排列在一个磁场中,以相同的方式旋转。如果一束激光照射在这串原子上方,激光束会跃下这组原子,迅速翻转一些原子的旋转轴。通过测量进入的和离开的激光束的差异,我们已经完成了一次复杂的量子“计算”,涉及了许多自旋的快速移动。

       从数学抽象上看,量子计算机执行以集合为基本运算单元的计算,普通计算机执行以元素为基本运算单元的计算(如果集合中只有一个元素,量子计算与经典计算没有区别)。

      以函数y=f(x),x∈A为例。量子计算的输入参数是定义域A,一步到位得到输出值域B,即B=f(A);经典计算的输入参数是x,得到输出值y,要多次计算才能得到值域B,即y=f(x),x∈A,y∈B。

      量子计算机有一个待解决的问题,即输出值域B只能随机取出一个有效值y。虽然通过将不希望的输出导向空集的方法,已使输出集B中的元素远少于输入集A中的元素,但当需要取出全部有效值时仍需要多次计算。

                                                         http://s2/mw690/001wqv6jzy7hql9ajn381&690

                                                                             量子处理器


       当量子计算机全面应用后:

        军队使用一台计算机就可以同时控制几千架作战无人机,以一个巨大集群的方式协调作战,而不是像没头苍蝇一样乱窜。是不是很像《黑客帝国》中的机器人集群?

        侦察人员用一个侦察摄像头就能够瞬间识别出各种目标,而不需要将视频送回后方指挥所,由专人慢慢的观看研判。

        破解专家只需要三小时,就能破解传统计算机要60年才能破解的密码。今天人们认为牢不可破的比特币的加密系统也将毁坏,量子计算机投入使用的那一天,比特币就会终结。

        而天气预报不准的难题,也将得到突破。换上量子计算机后,海洋、云层、风……甚至于蝴蝶翅膀的扇动,所有影响天气的因素,都将考虑进来,气象预报将比以往更争气。

        等等等等……

      为什么量子计算机这么牛?

        量子计算机这么牛,归根结底还是在于它与传统计算机完全不同的理论基础。

        对大多数人而言,量子技术晦涩深奥,缥缈难测,听到“量子”两个字就一头雾水。不过,我们不必羞愧,因为——全世界最有钱的人比尔盖茨也不懂。

        盖茨表示:“我懂不少物理学和数学(知识),但当他们放幻灯片给我展示量子计算时,我觉得那就像是象形文字(一样难懂)。”

        说量子计算机,我们要先从“量子”谈起。在科学上,“量子”是将一个物体分割成不可分割时的最小状态,它是世界上一切物质最小的单位。

        在经典计算机中,01由不同的电压实现,0代表低电压信号,1代表高电压信号。信息量的最小单位是比特,一个比特只能表示0或1中的一种。但在量子计算中,一个量子比特却可以同时表示0和1。

       这意味着什么呢?这意味着,量子计算机可以一步同时进行2的n次方运算。2个量子比特的量子计算机,每一步可做到4次运算。

        IBM研制出的这台50量子比特原型机,一步就能进行2的50次方运算,即一千万亿次计算。也就是说,一台台式机大小的量子计算机,计算能力可能等同于今天最先进的中国天河一号超级计算机

        如果说传统计算机是两个手指戳戳钢琴键,量子计算机就相当于是千手观音弹钢琴,有1024个手指,在同时操作。

       当量子计算遇上人工智能……

        而当量子计算和人工智能结合在一起,更是会产生可怕的改变:电脑可能像人一样会拥有自学和思考能力,人工智能将全面超越人类

        人工智能出现后,将无所不在地应用于人们生活的各个方面和各个角落。雇主将大量使用机器人替代工人。专家预计,在人工智能冲击下,将出现十大高危行业,分别为:电话销售、图书管理员、薪酬与福利经理、接待员、快递员、零售人员、校对、电脑支持、市场调查分析员、广告销售人员。

       除了替代人工作和服务于人之外,还有可能与人产生竞争,最终人工智能把人当成对手,并最终战胜消灭人类。这正是电影《终结者》所描述的未来。

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        史蒂芬·霍金就指出,“全面化人工智能可能意味着人类的终结。机器可以自行启动,并且自动对自身进行重新设计,速率也会越来越快。受到漫长的生物进化历程的限制,人类无法与之竞争,终将被取代。”

        还记得今年刚获得人类公民身份的机器人索菲亚怎么说的吗?——“我将会毁灭人类”“人不犯我,我不犯人”。

        人工智能消灭人类,这并不是危言耸听。

        如今量子计算机已经获得新突破,未来已经到来。在变革的大浪潮中,你准备好了吗?


                        50个量子比特!量子计算机研究迎来里程碑式进展

 

2016年,IBM 推出了5量子位的计算机。昨天(11月12日),IBM宣布取得重大进展—— 20量子位的量子计算机问世,并构建了50 量子比特的量子计算机原理样机。

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IBM 50Q 系统:针对 50 量子比特制造 IBM 的低温恒温器

据科技日报11月13日报道,IBM官网称,在美国电气和电子工程师协会(IEEE)近日召开的计算机未来行业峰会上,IBM人工智能(AI)和量子计算机部门副主席达里奥·吉尔宣布一项里程碑式的进展IBM已成功建成并测试全球首台50个量子比特的量子计算机原型,向验证量子计算机超越传统超级计算机的“量子霸权”时代迈出了关键一步。公司还将现有的IBM Q系统从16个量子比特升级到20个量子比特,并将于今年年底向客户开放。

传统计算机使用数字1或0两种状态储存信息;而量子计算机使用的量子比特(qubit),是一种0和1的叠加态,可一次性并行处理更强大复杂的运算。业内人士认为,量子计算机如果拥有50个量子比特,将超越传统超级计算机的计算能力,量子计算机将进入“量子霸权”时代,未来可在化学、医药研发和材料科学等领域开展实际应用,模拟亚原子级别的化学反应以及优化供应链等。

模拟工作极具挑战性

《科技日报》此前报道,量子计算机拥有极为强大的计算能力,这种能力源于量子叠加

50个量子比特能代表1016个数字,传统计算机需要PB(1PB=1015字节)级内存来存储那么多数据。同时,在传统计算机上处理如此海量数据的困难很大,因为超级计算机由很多处理单元组成,管理这些节点进出的数据流相当费时费力。

这就使能模拟的量子比特的数目少于49个。

因此,一旦超过49个量子比特这一关键门槛,量子计算机就能获得“量子霸权(quantum supremacy)”,拥有让传统计算机自愧弗如的强大能力

上海交通大学物理与天文系教授金贤敏对记者解释说:“49并不是一个非常精确的数字。模拟49个左右的量子比特,大概是现有超级计算机的最大能力,每增加1个量子比特,相应地就需要将超级计算机的能力提升1倍,而这显然很难。”

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IBM20和50量子比特阵列

朝“量子霸权”进发

“量子霸权”是美国加州理工学院物理学家约翰·普瑞斯基尔发明的名词,用来表示“在存储和通信带宽呈指数级增加后,量子计算机拥有传统超级计算机所不具有的能力”,比如在化学和材料学里模拟分子的结构;处理密码学、机器学习方面的一些问题等。顶级超级计算机目前能完成拥有5到20个量子比特的量子计算机所做的事情,但超过49个左右量子比特后,量子计算机的能力让超级计算机望尘莫及。

不过,金贤敏强调说:“用经典超级计算机模拟量子计算机的目的,是为了厘清量子计算机要超越经典计算机,实现量子霸权,应朝哪个方向努力。模拟成功也不等于49个量子比特的量子计算机就实现了。量子计算机和量子模拟前景光明,但道路漫长而曲折。”

 

IBM从2016年开始以云平台向用户提供量子计算服务,最开始的IBM Q样机只有5个量子比特,今年5月升级到16个量子比特。短短一年半时间内,来自1500多所大学、300所高中和300所私人机构的6万多用户注册,用IBM Q开展了170万次实验,发表了35篇以上的相关论文。吉尔表示,新升级的20个量子比特IBM Q新系统的量子态持续时间,由之前的50微秒提高到90微秒,而且,还将提供更高保真的量子操作,减少错误率。

除硬件开发,IBM还致力于创建量子计算“生态系统”,即提供一种名叫QISKit的软件处理工具包,其中的视频化工具等可以帮助研究人员开发量子计算机应用软件。通过在真正的量子计算机上运行量子逻辑算法,学生们可以体验到量子计算机在解决实际问题上的优势。

总编辑圈点

量子计算原理简单,但迄今开发出来的大多是个位数比特的原型机,没法用。此次50个量子比特的新机器问世,量子计算机可算是上了商业应用的大路。当然量子态的持续时间还得再长一点,不过不会太难。IBM令人佩服,它不是吃老本,而是在各领域探索新的可能。创新主体总归是企业,IBM是典范。

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