行業看點丨軟銀千億基金的新目标：量子計算機

“電子時代大帝”孫正義和沙特、蘋果等打造的千億願景基金（The Vision Fund）備受矚目，近日媒體消息稱，這個“史上最牛VC”可能要去投量子計算機。

周四，在慕尼黑舉行的量子計算會議讨論會上，負責願景基金投資業務的Shu Nyatta表示，該基金希望為量子計算機硬體和軟體的運作打造一個“實際的行業标準”，“我們很樂意投資能讓整個行業合并的标準。”

量子計算機正在從理論走向現實，谷歌、微軟、IBM等巨頭都在重金研發量子計算機，今年5月，中國科學家也造出全球第一台超越早期經典計算機的光量子計算機。但目前各大研發機構采用的技術架構互不相同，打造統一的标準有望推動行業快速發展。

談到對前沿技術的投資，Nyatta表示：“我們樂意獨自做一些投資，最大程度地推動（科技）發展。”

軟銀願景基金由孫正義在2016年10月宣布籌建，目标是借助其它投資者的力量，為“資訊革命的下一階段”提前布局。今年5月首輪募集到930億美元資金，出資者包括沙特主權基金PIF、阿布紮比主權基金Mubadala、軟銀集團、蘋果公司、富士康、高通和夏普。

目前，願景基金已經投資了一家科技公司：5月領投了倫敦虛拟現實創業公司Improbable Worlds實施的5.02億美元融資，這也是英國最大的風險投資交易之一。

量子計算機技術架構“亟待統一”

量子計算機遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子資訊。量子力學态疊加原理使得量子資訊單元的狀态可以處于多種可能性的疊加狀态，使量子資訊處理從效率上相比于經典資訊處理具有更大潛力。

普通計算機中的2位寄存器在某一時間僅能存儲4個二進制數（00、01、10、11）中的一個，而量子計算機中的2位量子位（qubit）寄存器可同時存儲這四種狀态的疊加狀态。随着量子比特數目的增加，對于n個量子比特而言，量子資訊可以處于2種可能狀态的疊加，配合量子力學演化的并行性，可以展現比傳統計算機更快的處理速度。

量子計算機有望在不久的将來取代現有傳統計算機，谷歌、IBM、微軟等巨頭都在重金研發量子計算機，加拿大的D-Wave已經開始銷售量子計算機。

今年5月，中國中科大潘建偉教授團隊造出的全球第一台光量子計算機，實作了10個超導量子比特糾纏，在原型機上運作的量子算法速度比國際第二名快24000多倍。團隊計劃5年之後實作50個量子比特的相幹操縱，計算潛力将超越目前的超級計算機——“太湖之光”。

然而，量子計算機行業目前正面臨一大問題——各家公司采用的技術架構互不相同。IBM，Google和Rigetti Computing，采用同一種技術造出了量子計算機，馬裡蘭大學和杜克大學的機構采用的是另一種技術。Microsoft随後建立了第三種技術架構，但尚未造出量子計算機。

加拿大D-Wave公司是目前唯一一家銷售量子計算機的公司，這家公司也有獨自的技術架構，但是與Google，IBM等公司相比，其量子計算機隻能解決有限的問題。

同時，量子計算驚人的計算能力也為它帶來了廣闊的應用前景，下面讓我們來看看未來量子計算在普及過程中的六大應用領域。

人工智能

量子計算機的一個主要應用是人工智能(AI)。人工智能是基于從經驗中學習的原則，根據不斷給出的回報，機器的反應會越來越準确，直到計算機程式可以算得上“能”。這個回報是基于對許多選擇的可能性的計算，是以人工智能計算問題是量子計算可以解決的一個非常理想的候選問題。人工智能承諾會颠覆所有從汽車到醫學等各個行業領域，據說21世紀人工智能的發展就和20世紀電的發明一樣重要。例如，洛克希德·馬丁就打算使用D-Wave量子計算機來測試目前對經典計算機來說過于複雜的自動駕駛軟體，而谷歌也正在使用量子計算機來設計能夠區分汽車和地标的軟體。人類現在已經能利用人工智能來制造更多的人工智能，是以人工智能對于生産生活将越來越重要。

分子模型另一個量子計算機能涉及的領域是在分子模型，在找到化學反應的最佳配置後對分子的互相作用進行精确模組化。這種“量子化學”非常複雜，以至于隻有其中最簡單的分子才能被現在的數字計算機分析。化學反應是自然界的量子變化，它們構成了高度糾纏的量子疊加态。但是如果把這件事情交給高度發達的量子計算機來做，在評估哪怕是最複雜的過程時也不會有任何困難。谷歌已經對此領域做出率先嘗試，模拟了氫分子的能量。這意味着人類會制造出更高效的産品，從高端的太陽能電池到醫用制藥等各類産品，尤其是對于化學肥料更有效。由于化肥占全球能源使用量的2%，這對能源和環境的影響将是深遠并且巨大的。密碼演算學現在大部分的網絡安全都是依靠将大量資料分解為素數解決問題。雖然現在可以通過使用數字計算機來搜尋每一個可能的答案，但這個方法非常費時，使得“破解密碼”變得昂貴而不實用。量子計算機可以比數字計算機更高效地執行這些計算，這就意味着如此保證安全的方法很快就會過時。現在正在不斷開發新的密碼學方法，但是離研究成功還需要一段時間。2015年8月，美國國家安全局開始推出一份抵制量子計算機的量子密碼加密方法;2016年4月，美國國家标準與技術研究所開始了一項持續4到6年的公開評估過程，同時也很有可能會使用量子糾纏的單向排列來開發量子加密方法。多個國家都運作了覆寫城市範圍的網絡，中國科學家最近宣布，他們成功地将一顆軌道“量子”衛星上的糾纏光子發送到地球上的三個獨立的基站。金融模型金融市場是現存最複雜的系統。雖然我們已經開發出越來越多的科學和數學工具來解決這一問題，但它仍然面臨着與其他科學領域都不同的一個問題：沒有一個可以進行實驗的受控設定。為了解決這個問題，投資者和分析人士已經轉向了利用量子計算來解決問題。這麼做的一個最直接的優勢是：量子計算機固有的随機性與金融市場的随機特性是一緻的。投資者希望在随機産生的大量情景下評估結果的分布情況。另一個優勢是，像套利這樣的金融操作可能需要很多有路徑依賴的步驟，而這樣做的結果是數量會很快超過數字計算機的能力。天氣預報天氣預報稱，美國國家石油公司的首席經濟學家羅德尼·F·威瑟認為美國近30%的GDP(6萬億美元)直接或間接受天氣影響，天氣影響了食品生産、運輸和零售貿易等。更加準确地預測天氣對很多領域都有十分重要，比如說從災難中為人類争取更多的時間。雖然這是科學家們的目标，但是計算這些過程的方程式包含了很多變量，這就使得經典的模拟變得冗長複雜。正如量子研究員賽斯·勞埃德所指出的那樣，“使用一台經典的計算機進行這樣的分析可能要比實際的天氣變化還要漫長!”這促使勞埃德和麻省理工學院的同僚們去研究，控制天氣的方程式具有一種隐藏的波浪特性，這個可以通過量子計算機來解決。谷歌的工程總監哈特穆特·内文也指出，量子計算機可以幫助人類建立更好的氣候模型，進而讓人類更深入地了解人類是如何影響環境的。這些模型是我們用來對未來氣候變暖進行評估的工具，幫助人類确定現在需要采取什麼措施來防止災難的發生。英國國家氣象局已經開始投資這些創新項目，以滿足他們在2020年時将面臨的電力和可測量性要求。同時他們釋出了一份關于其自身要求的大規模計算的報告。粒子實體學

這一引人注目的新興實體學的最終應用即将全面展開。粒子實體學的模型通常非常複雜，僅通過普通的紙筆來制定解決方案非常難，并且需要大量的計算時間來進行數值模拟。這使得量子計算成為他們的理想之選，目前研究人員已經在利用這一點進行研究了。因斯布魯克大學(Innsbruck)和量子光學與量子資訊研究所(IQOQI)最近使用了一個可程式設計的量子系統來進行這樣的模拟實驗。在自然雜志上發表的這篇文章中，研究小組使用了一個簡單的量子計算機，其中用離子進行了邏輯運算，這是所有計算機計算的基本步驟。與實際的實體實驗相比，該模拟結果顯示出了良好的一緻性。理論實體學家PeterZoller說：“這兩種方法完美地互補。我們不能用量子計算取代用粒子對撞機完成的實驗。然而，通過開發量子模拟器，我們或許有一天能夠更好地了解這些實驗。”

目前，量子計算已經開始對上述領域産生了影響，但這并不是全部，隻是一些主要的并且最令人激動的領域。與所有新技術一樣，随着硬體不斷發展，新機會的不斷出現，現在看來難以想象的應用在未來都很可能會成為現實。

原文釋出時間為：2017-03-23

本文作者：彭承志

本文來源：

九州量子

，如需轉載請聯系原作者。