En el mundo del futuro, la potencia informática es potencia

La potencia informática es potencia

2020 está llegando a su fin, y "Nueve capítulos": esta "tecnología negra" china está nuevamente en la pantalla.

El prototipo de computación cuántica de 76 fotones "Jiuzhang" solo necesita 200 segundos para procesar 50 millones de muestras, mientras que la supercomputadora más rápida del mundo actualmente tarda 600 millones de años.

Lu Chaoyang, conocido como un "genio cuántico", dijo: "'Jiuzhang' completó una tarea que a una supercomputadora clásica le llevaría 100 millones de años completar en un minuto".

El advenimiento de "Nueve Capítulos" se acerca a la "Superioridad de la Computación Cuántica".

Prototipo de computación cuántica "Nueve capítulos"

En el mundo del futuro, la potencia informática es potencia.

Frente al poder de la supercomputación, todo es como una imagen especular:

El número total de átomos medibles en el universo es de aproximadamente 10 ^ 80, y el número de movimientos Go es 2,08 x 10 ^ 170. Si sigues la rutina exhaustiva de Deep Blue derrotando a Kasperov, incluso "Tianhe-2" se volverá impotente. .

Por lo tanto, AlphaGo no calcula todos los eventos, sino que utiliza la simulación de Monte Carlo para luchar contra los humanos. Al final, la revolución de la curva tiene éxito, pero si el gran jefe "computadora cuántica" juega, ¿qué estadísticas de muestreo, qué análisis de probabilidad, qué profundidad? aprendizaje, no hay tanta tontería, enumeración de fuerza bruta directa.

El 3 de mayo de 2017, nació en China la primera computadora cuántica óptica que superó a la computadora clásica temprana, lo que despertó el sonido de "ranas" en toda la comunidad científica. Aunque solo se realizó el enredo de 10 fotones, ha dado un gran paso. adelante. Ya sabes, una computadora cuántica que manipula 50 partículas microscópicas ya ha superado a "Tianhe-2" en el manejo de problemas específicos. ¡La aparición de "Nueve capítulos" hoy naturalmente causará asombro!

Esquema de una fuente de fotón único e interferómetro para el muestreo de bosones

En la sociedad moderna, ya sea el pronóstico del tiempo relacionado con el sustento de las personas, el pronóstico de terremotos y tsunamis, el análisis de la estructura de un puente o la simulación de misiles relacionados con el país, la detección del modelo de fusión nuclear y el pronóstico macroeconómico, todos dependen del poder de la supercomputación. Se puede decir que una de las mayores contradicciones de la sociedad contemporánea es la contradicción entre el aumento del procesamiento de datos y la limitación de la potencia informática.

Quien primero tiene poder de computación cuántica tiene más poder.

¿De dónde proviene el poder de cómputo de Dios?

La razón por la cual las computadoras cuánticas tienen tal poder de supercomputación comienza con el gato de Schrödinger.

Antes de 1926, Schrödinger combinó las teorías de Einstein y de Broglie en un solo horno, creó una teoría de función de onda rigurosa y autoconsistente y transformó la dinámica de onda en la "ecuación de Schrödinger", que tiene un valor único en el mundo.

Esta linda mascota que conecta los dos mundos del yin y el yang ha estado durmiendo en el estado de superposición cuántica, en un estado de vida y muerte. No tenemos que dudar si este fenómeno existe. En este punto, incluso la gran oposición Einstein Tenemos que aceptar esta realidad.

El principio de cálculo de la computadora cuántica es consistente con el gato de Schrödinger, y ambos usan el "estado de superposición cuántica". En el modelo clásico de una computadora, el bloque de construcción más fundamental, el bit, solo puede existir en uno de dos estados distintos:

0 o 1, este es el mundo de nivel inferior en las computadoras tradicionales, solo necesita un guardián responsable, use "encendido" o "apagado" para procesar los datos entrantes, aunque las reglas son simples, pueden crear un mundo hacker, pero hay También una desventaja es que solo se puede procesar un bit a la vez y la potencia de cálculo es limitada.

En una computadora cuántica, sin embargo, las reglas cambian y un "bit cuántico" puede existir no solo en los estados tradicionales 0 y 1, sino en un estado continuo o superpuesto de ambos. Debido a que la cuántica es incierta, Qubit se describe como  α0|0⟩+α1|1⟩, donde  |α0|^2+|α1|^2=1.

Es decir, n bits de una computadora ordinaria pueden describir uno de 2^n enteros, pero n qubits pueden describir 2^n números complejos al mismo tiempo. ¿Qué significa un vector de número complejo? Mire la figura a continuación para entender que significa cualquier número ¡Se trata de "Donde pueden convertirse cientos de miles de millones, un árbol de flores de ciruelo y un hombre salvaje"!

Teóricamente, un Qubit puede almacenar información infinita, y la información almacenada en el qubit siempre estará en proceso de evolución dinámica. En otras palabras, lo que mides cada vez no es el mismo sistema, sino un mundo diferente, por lo que algunas personas dicen que la "computación cuántica" usa universos paralelos para calcular y tiene capacidades súper paralelas. Aunque es un poco misterioso, es no irrazonable.

Asumiendo que eres "Neo" en The Matrix, a partir de "Tai Chi", debes empujar para abrir una de las "Puertas 1" o "Puertas 0" en "Liangyi", y luego abrir "Puertas 00" en "Cuatro elefantes". ". ", "Puerta 01", "Puerta 10", y "Puerta 11", después de caminar 160 caminos, encontraron a Zion.

Sin embargo, si el perseguidor Smith utiliza cálculos tradicionales, el tiempo requerido para analizar el camino Neo de más de 160 pasos es:

47515528679349475857

Cuando logra enumerarlos exhaustivamente, Neo ha liberado a toda la humanidad.

Pero si Smith está en 2^1.6 millones de realidades paralelas, y cada mundo solo toma un camino, es posible atrapar a Neo en minutos 30. Smith, todos solo necesitan ir por un camino. No es que el poder de la supercomputación elija la computación cuántica, sino que la computación cuántica naturalmente tiene un poder de supercomputación.

La ley de Moore llega a su fin

La humanidad debe elegir un nuevo asistente

Moore, uno de los fundadores de Intel, propuso en la década de 1960:

Cuando el precio sigue siendo el mismo, la cantidad de componentes alojados en el circuito integrado se duplicará en aproximadamente 18 a 24 meses, y el rendimiento también se duplicará.

En resumen, el rendimiento de las computadoras continúa duplicándose a razón de 18 meses.Este contenido se ha observado y confirmado continuamente en el próximo medio siglo, por lo que se denomina Ley de Moore. Podemos ver claramente en la siguiente figura que la especulación de Moore es básicamente consistente con las observaciones, y la cantidad de transistores en la CPU aumenta exponencialmente con el tiempo.

De acuerdo con la ley de Moore, lo que el ser humano tiene que hacer es reducir el tamaño de los transistores e integrar más transistores, sin embargo, el tamaño de los transistores no puede ser infinitamente pequeño, cuando alcance el tamaño de un átomo, cualquier nanotubo y la tecnología tradicional tendrán nada que ver con eso Núcleo El procesador I7 tiene capacidad para 1.400 millones de transistores, y si continúas jugando así, te acercarás al resultado final de Dios.

Aun así, el poder de cómputo todavía es limitado, y el sol puede quemarse en el tiempo que le toma a una computadora ejecutar una función computable. Entonces, la crisis de Moore está destinada a llegar, el desarrollo de las computadoras clásicas ha llegado a su fin y los seres humanos deben elegir nuevos asistentes confiables.

Surgieron las computadoras cuánticas. En 1982, el genio Feynman propuso que los humanos deberían considerar las computadoras cuánticas. En 1994, Hull de Bell Labs propuso el algoritmo de descomposición en factores primos cuánticos, que mostró a todos la velocidad a la que el algoritmo cuántico descompone los factores primos de números grandes, descomponiendo un 1000- bit La cantidad de computadoras tradicionales toma alrededor de 10 años ("Clásicos matemáticos de Sun Tzu" contiene "un billón se llama un billón, un billón se llama un billón y un millón y un billón se llama Beijing") años, pero solo tarda 20 minutos en usar una computadora cuántica. Este tipo de eficiencia hace que el agotamiento violento parezca menos violento e incluso da lugar a un temperamento pausado. Si este algoritmo se combina realmente con computadoras cuánticas, la fortaleza de seguridad de los sistemas bancarios, de redes y de comercio electrónico modernos será como linternas de papel.

Debido al poderoso poder de cómputo de las computadoras cuánticas y la gran amenaza que representan para la seguridad nacional y la economía social, las computadoras cuánticas se han convertido en un tema de investigación por parte de los gobiernos, las industrias y los círculos comerciales de varios países durante un tiempo, y las computadoras cuánticas se han convertido desde entonces. elevado al nivel estratégico de la seguridad nacional.

En los últimos años, los resultados de la investigación de las computadoras cuánticas han surgido en una corriente interminable:

En noviembre de 2009, nació oficialmente en los Estados Unidos la primera computadora cuántica programable de uso general del mundo.

En marzo de 2010, una supercomputadora alemana simuló con éxito una computadora cuántica de 42 bits.

En mayo de 2011, D-Wave de Canadá lanzó la primera computadora cuántica comercial del mundo.

En junio de 2013, China realizó con éxito el experimento de resolver ecuaciones lineales con una computadora cuántica por primera vez.

En diciembre de 2015, Google lanzó la computadora cuántica D-Wave, que afirma ser 100 millones de veces más rápida que cualquier otra computadora.

En agosto de 2016, Estados Unidos inventó la primera computadora cuántica programable del mundo que consta de 5 qubits.

En mayo de 2017, nació en China la primera computadora de 5 qubits del mundo que superó a las primeras computadoras clásicas.

En diciembre de 2020, los científicos chinos construyeron con éxito un prototipo de computación cuántica con 76 fotones, y solo se necesitan 200 segundos para resolver el algoritmo matemático de muestreo de Gaussian Bose.

Aunque el cuanto es pequeño, no es fácil de controlar

El científico de IBM, David, propuso cinco requisitos y dos condiciones auxiliares para construir una computadora cuántica en 2000, dibujando un modelo para una computadora cuántica con valor práctico.

1. Un sistema físico escalable capaz de caracterizar qubits;

2. Capaz de inicializar qubits a un estado estándar; 

3. Asegúrese de que todo el cálculo cuántico se complete antes de que el sistema pierda la coherencia;

4. Construir una serie de puertas cuánticas universales para completar la computación cuántica;

5. Poseer la capacidad de medir el estado final de la computación cuántica.

Las dos condiciones auxiliares son: ① realizar la conversión de información cuántica entre qubits estacionarios y qubits voladores; ② tener la capacidad de realizar la transmisión de qubits entre nodos.

Para explicar los 5 puntos anteriores en un lenguaje más popular, asumimos que existe una sociedad cuántica, que está compuesta por personas cuánticas. Para convertirse en una persona cuántica, primero debe tener un cuerpo que lleve el alma cuántica, que es el hardware operativo. del qubit; y luego Los cinco órganos de los sentidos en el cuerpo físico pueden obtener información cuántica estándar, no otros lenguajes extraños que el alma no puede entender; después de obtener esta información, deben masturbarse inmediatamente, en lugar de bostezar e irse a dormir, porque el hombre cuántico no tiene memoria después de despertarse; cuando el hombre cuántico compila la información en el lenguaje cuántico, no puede inventarlo. Debe haber un código estándar para la traducción; finalmente, el lenguaje cuántico que se muestra en la pantalla puede ser visto por otros hombres cuánticos.

Para desarrollar una computadora cuántica, además de desarrollar hardware como chips, sistemas de control y dispositivos de medición, también es necesario desarrollar software relacionado, incluida la programación, los algoritmos y la arquitectura de la computadora cuántica.   

Las computadoras cuánticas tienen muchas ventajas, pero la incertidumbre basada en la mecánica cuántica también las hace más inestables que las computadoras clásicas. A diferencia del diseño y el hardware de computadoras clásicas, el diseño y la fabricación de computadoras cuánticas primero deben garantizar que los qubits estén en un estado de superposición coherente estable.

Una vez que el qubit en el estado coherente caiga en un estado decoherente después del entrelazamiento cuántico con el entorno externo, entonces no hay diferencia entre el qubit y el bit tradicional en este momento, que es el tercer punto mencionado anteriormente.

Aunque el hombre cuántico es muy poderoso, le gusta mucho dormir y se olvida de todo después de dormir, la mayor dificultad ahora es hacer que haga más cosas antes de irse a dormir.

Este es también el lugar más difícil para las computadoras cuánticas. La computadora cuántica desarrollada por la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en 2017 controló un fotón más antes de la decoherencia que la computadora cuántica lanzada por Google en 2016. Todos estaban muy felices.

Se puede ver que aunque el cuanto es pequeño, no es fácil de controlar.

Entre Dios y el Hombre,

A una computadora cuántica de distancia

Con respecto a la aparición de las computadoras cuánticas, no podemos ser demasiado optimistas. El poder de la computación cuántica es más peligroso que las armas nucleares. Quien sea el primero en manipular completamente 45-50 qubits puede tener prioridad para obtener la mayor cantidad de poder.

¡La mayor contradicción en el futuro de la humanidad es la contradicción entre el procesamiento de datos cada vez mayor y el poder informático limitado! Las 16 000 CPU de Google Brain funcionan durante 7 días para completar el reconocimiento de rostros de gatos. El número de sinapsis en el cerebro humano simulado de Google Brain es de solo 10 000 millones, mientras que el número real de sinapsis en el cerebro humano supera los 100 billones. Esta cifra es para una computadora clásica Decir que es inalcanzable, para la computación cuántica, todo esto es pediatría. ¡Una vez que se puedan controlar más qubits, la combinación de hombre y máquina será natural! Desde el homo sapiens hasta el hombre dios, solo hay una computadora cuántica en el medio.

Quantum es inmortal, contra el cielo.

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