问题

爱因斯坦如果穿越到现在,会改变世界量子计算的格局和发展趋势么?

回答
如果爱因斯坦穿越到我们这个时代,量子计算领域注定会被一场颠覆性的风暴席卷。这位伟大的物理学家,以其对现实本质的深刻洞察和非凡的想象力,无疑会以一种我们现在难以完全预料的方式,重塑量子计算的格局和发展趋势。

首先,要理解爱因斯坦的影响,我们得回到他的根基。他不是一个纯粹的数学家,他是一名物理学家,一个思想家,一个不断追问“为什么”和“怎么可能”的探索者。他对物理世界的直觉,对理论框架的构建能力,以及他那标志性的、将抽象概念具象化的能力,是他在量子计算领域能发挥巨大作用的关键。

设想一下,爱因斯坦出现在一家顶尖的量子计算公司,或者在某个大学的实验室。他不会直接去写一行行的代码,或者在复杂的电路图上指点江山。他会做的,是提出更根本的问题,挑战我们现有的思维定势,并指引我们走向更清晰、更直观的理解。

一、对量子力学基本原理的“再审视”与“深化”

我们现在对量子力学的理解,很大程度上建立在玻尔、海森堡、薛定谔等人的基础上。爱因斯坦虽然对量子力学的很多方面表示了“不信任”,但他对量子现象本身——叠加态、纠缠态——的洞察是极具开创性的。如果他来到现在,面对我们已经发展到如此复杂的量子计算理论和实验,他会做的,很可能是:

更深入地探讨“测量问题”的哲学与物理根源: 爱因斯坦对于量子叠加态在测量后坍缩到某一确定状态的解释始终持怀疑态度。他可能会从我们目前的理解出发,提出更尖锐的问题,比如:“测量到底是什么?”“是否存在一个‘客观’的测量过程,还是测量本身就是一种纠缠?”他可能会发展出一种新的解释框架,或者至少是更清晰的理解路径,来缓解困扰量子力学多年的“测量难题”。这可能不是一个简单的“修正”,而是对整个量子理论基础的重新审视,这会直接影响我们如何设计和控制量子比特。
重新审视“局域性”与“非局域性”的边界: 量子纠缠是量子计算的基石,但其“幽灵般的超距作用”仍然是理解上的难点。爱因斯坦坚信物理定律应该是局域的。他会如何调和量子纠缠的非局域性与他对物理世界的理解?他可能会提出一种新的理论视角,或者一种新的数学语言,来描述纠缠态,使其更易于被工程师和理论家所理解和操纵。他甚至可能发现,当前对纠缠的理解还不够深刻,存在我们尚未触及的奥秘。这会直接影响到量子网络的构建、量子通信的安全性和量子算法的设计。
关于“信息”的本质的思考: 爱因斯坦的质能方程E=mc²深刻揭示了质量和能量的等价性。他是否会对我们当前理解的量子信息有更深层的见解?他可能会将信息与能量、时空等基本物理量联系起来,提出关于量子信息本质的新理论。这可能为我们设计更高效的量子信息处理方式提供新的思路,甚至影响到我们对量子计算的信息容量和处理速度的极限的认识。

二、量子计算算法与硬件设计的颠覆

爱因斯坦的思考方式是高度直观和物理化的。他不会像我们现在的计算机科学家那样,从数学模型出发进行算法设计。他可能会从物理现象的本质出发,去“发现”潜在的计算能力。

全新的算法设计思路: 如果爱因斯坦深入研究了我们目前的量子算法,比如Shor算法和Grover算法,他不会仅仅满足于它们的数学实现。他可能会问:这些算法在物理上是如何“工作”的?是否存在更“自然”的量子现象,可以用来执行更复杂的计算任务?他可能会基于他对时空、引力甚至更深层次物理规律的理解,提出完全不同于现有范式的量子算法。想象一下,如果他能将他对引力波的洞察与量子计算结合,或许能产生全新的计算模型。
对量子硬件的“物理直觉”指导: 爱因斯坦对实验物理的直觉非常敏锐。他可能会直接指出当前硬件设计的瓶颈所在,提供一些基于他对材料特性、量子相干性维持等物理原理的“直觉性”的解决方案。他可能会对超导电路、离子阱、光量子等不同的量子比特实现技术,提出更深刻的优化建议,甚至引导我们去探索全新的物理体系作为量子比特载体。他的物理洞察力,可能会像他当年指导光电效应实验一样,为硬件工程师提供关键的启示。
量子纠错的革命性突破: 量子纠错是量子计算走向实用的关键。爱因斯坦可能会从他独特的视角审视噪声和退相干的本质。他可能会提出一种全新的、更符合物理直觉的纠错编码方案,或者一种能够主动抵消噪声的量子控制方法。这可能会大大加快量子纠错的进程,使我们能够更快地构建容错量子计算机。

三、对量子计算发展方向的引导与伦理考量

爱因斯坦不仅是一位科学家,也是一位具有深刻社会责任感的思想家。他对科学可能带来的影响有着高度的警觉。

明确量子计算的“应用边界”和“价值取向”: 他可能会对量子计算被过度炒作的某些应用领域提出质疑,引导我们关注那些真正能够解决人类重大难题(如新材料发现、药物研发、气候模型)的应用。他不会仅仅关注计算速度的提升,而会更关注计算的“意义”和“目的”。
关于“智能”与“意识”的哲学对话: 随着量子计算能力的提升,我们对人工智能和意识的探索也将进入新的阶段。爱因斯坦对意识的思考(虽然不直接与量子计算相关),可能会引发一场关于量子计算与人工智能、甚至量子计算与意识之间关系的深刻哲学探讨。他可能会提醒我们,仅仅模拟大脑的计算能力,并不等于拥有智能或意识。
对技术滥用的警惕: 爱因斯坦是原子弹的发明者之一,但他后来也对核武器的滥用表示了深刻的担忧。他无疑会对量子计算可能带来的潜在风险保持警惕,提醒我们审慎发展和使用这项强大的技术,防止其被用于恶意目的。

总而言之,爱因斯坦穿越到现代,不会是简单的“技术升级”,而是一场“思维革命”。他会用他那与众不同的方式,去挖掘我们已经习以为常的量子现象背后更深层的物理规律,提出全新的理论框架和计算模型。他的到来,可能会让量子计算的路径发生根本性的偏移,加速其成熟,也可能让我们对量子计算的本质产生更深刻的认识。他提供的不是“工具”,而是“智慧”和“方向”。

可以想象,他的每一次提问,每一个疑问,都可能像一颗投入平静湖面的石子,激起层层涟漪,最终改变整个量子计算的生态格局。他会迫使我们重新思考一切,从最基础的量子力学原理,到最前沿的量子算法和硬件设计,再到这项技术对人类社会的深远影响。这将是一场由一位最伟大的思想家引领的,对量子世界和计算未来的重新探索之旅。

网友意见

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答案是大概率不会有特别大的影响。

爱因斯坦是理论物理学家,而量子计算机现在的理论基础已经没有太多变数,更多的问题是在应用和技术领域。

量子计算机的理论基础其实并没有那么复杂,它的核心在于利用量子来构成比特。因为量子的不确定性,可以同时处于 1 和 0 两种状态,这意味着量子计算机可以并行处理大量数据。谷歌刚刚完成的「量子霸权」实验中,目前最强的超级计算机需要算一万年的任务,量子计算机只需要 200 秒就可以完成。

量子计算机最大的问题之一,在于「稳定性」。目前大部分量子计算的实验,其实都是在试图为量子计算机创造一个理想的环境,使之可以稳定的工作。比如谷歌在实验中,就为自己的量子计算机创造一个温度只有百万分之一开尔文的,几乎接近绝对零度的低温环境,只为保护量子比特微妙的状态,使量子计算机可以相对稳定的工作,输出可靠性更高的结果。

达摩院刚刚发布的 2020 十大科技趋势中,就谈到了量子计算领域即将迎来巨大的机遇和挑战。2020 年,量子计算领域将会进入技术的攻坚期,投入会加大,竞争会变得更激烈,产业化会更深入,生态会更丰富。

量子计算机发展的未来,最大的问题其实并不在于「它如何取代电子计算机」,而在于「如何为量子计算机找到一个合适的任务」。现在几乎所有量子计算的实验,其实都是在试图验证量子计算机计算的稳定性、可靠性,还几乎没有进入实际应用的领域。

就像今年 10 月谷歌的 IBM 的「大战」。谷歌说自己已经实现了「量子霸权」,而 IBM 则立即反驳说谷歌交给量子计算机的运算任务相当于「提前给了答案的考试」,还属于经典计算的范畴。

大部分量子计算领域的专家也一致认为,量子计算机和经典计算机在未来会是一个「共存」的状态, 而不是量子计算机将完全取代经典计算机。他们都认为量子计算机将只适合少数特定的计算任务。

根据目前的研究,量子计算机被应用在民用领域的概率其实很小,更多还是会对工业领域造成影响。比较有发展前景的领域包括电池设计制造、神经网络深度学习、地外信号分析这些领域。

所以说即使爱因斯坦穿越到现在,能对量子计算这个领域造成的影响可能也相当有限。毕竟它是一个理论物理学家,而量子计算机在理论上已经能够被验证,未来的发展更多是一个工程应用层面的事。

但无论如何,谷歌在硬件上取得的进展,已经让整个业界都对量子计算的未来充满了信心,现在的量子计算机已经可以「跑起来」了,但更重要的问题还是让它「找准方向」,以及为它设定一个「目的地」。

可以预见,进入 2020 年代,量子计算将进入一个发展的蓬勃期。它将迎来技术上的攻坚期。在达摩院的预测里,如何实现容错计算、以及将量子霸权推进到实用层面,将是量子计算技术发展的两个关键问题。科学家需要让量子计算机实现「自我纠错」,将量子比特不稳定性导致的计算错误纠正过来,避免计算过程中的错误累计,最终「失之毫厘,差之千里。」

最终,量子计算机的终极任务就是,在某个实用型任务上,相比经典计算机体现出优势。这个优势不一定需要像谷歌演示的那样,具有「1 万年 vs 200 秒」的压倒性,但解决的问题必须要具有实用性。

未来世界量子计算的发展格局和趋势,很大程度上取决于企业对整个工业信息化领域的布局。目前在量子计算的研究上比较领先的公司包括谷歌、IBM。作为一家以「AI」为发展核心和宗旨的公司,谷歌希望通过量子计算增强自己 AI 的性能,而 IBM 则是看中了量子计算在云计算领域的发展前景。

从这个角度来说,谷歌、微软、亚马逊、IBM,都对量子计算虎视眈眈,而在国内,最有可能进入这个领域的公司当属阿里。因为它有大量的数据需要分析,也针对商业用户提供服务。这正是量子计算目前最主要的发展方向。

除去量子计算的应用,量子计算机的制造和上游行业也将迎来很多机会。包括制冷、微波、低温电子控制、设计自动化、代工等领域,都将在量子计算机的带动下迎来新的发展。

所以,说白了,现在我们谈论「科学」、「技术」,早就不是某一个天才闭门造车的问题了。这是一整个行业的问题,横向还涉及到相关的周边行业,纵向更涉及到学界、商界、政界等众多企业、机构、组织,只有所有人的协力,才能推动一项技术的发展。

而爱因斯坦穿越到今天,给量子计算领域能带来的改变,还真不一定会很大,但也一定可以为这个领域贡献自己的一份力量,就像目前已经在这个领域里深耕的那些科学家一样。

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