别再拿"潘多拉魔盒"类比量子计算了,我上周在超算中心碰到的它,连电源线都缠得乱糟糟

上周跟着做超导方向的朋友,溜进了园区开放日的量子计算实验室。

刚进门就被灌液氮的嘶嘶声吓了一跳。没有电影里那种泛着冷蓝色光的悬浮舱,没有穿紧身制服的未来战士,只有个比家用双开门冰箱还大的银灰色铁柜子,旁边堆着半箱喝剩的矿泉水,穿白大褂的学生蹲在地上捋线,线缠得跟我家猫拆过的AirPods线一样。

根本没有科幻片的感觉。

之前我总觉得这东西是被媒体吹得神乎其神、离普通人生活至少差了半个世纪的未来产物,结果凑到跟前才发现,它本质上就是个对温度挑剔到极致的、连路过的人带进来的体温、甚至飘过来的手机信号都会干扰运行的精密仪器。

你以为的”并行算所有答案”,其实是个被传歪了的误会

之前刷短视频,总能刷到那种标题党:”量子计算机一秒就能破你所有密码”,说什么量子比特能同时处于0和1的状态,相当于同时开几百万个窗口并行计算,算力直接把经典计算机碾成渣。我之前也信。

直到朋友指着那个银灰色铁柜子上贴的温度标签给我算账——它的核心处理器要维持在比外太空最冷的星际空间还低一百倍的温度,也就是接近绝对零度的10毫开尔文量级,稍微高一点,那些承载量子信息的比特就会因为热运动”失活”,跟你冬天在东北掏手机,三秒就冻自动关机是一个道理,只不过它的”关机阈值”苛刻到连路过的人带进来的体温,都能让它的运行状态打个折扣。

10毫开尔文超导量子计算稀释制冷机内部结构实拍
10毫开尔文超导量子计算稀释制冷机内部结构实拍

哪有那么好的事。

你要是真的往一个量子比特上塞所有可能的计算结果,最后测量的时候它只会随机塌缩成一个毫无意义的数,跟你闭着眼睛从彩票池里摸号码没区别,根本不是什么开了挂的并行外挂。朋友给我打了个比方,我当时差点把手里拿的实验手册掉地上:量子比特的叠加态,更像你在晃动调一杯分层鸡尾酒的时候,不是把所有口味的酒同时摆出来让你挨个尝,而是在晃荡的过程中,让那些能导向正确答案的”波”互相增强,让没用的”波”互相抵消,最后你停下来(也就是对量子态做测量)的时候,杯子里剩下的,就是离正确答案最近的那杯。

原来之前被科普了五六年的”并行算力碾压”,从根上就是被简化到失真的传播。它根本不是什么能同时算完所有题的学神,只是个对解题路径做了特殊优化、在特定题目上能比经典计算机快几个量级的偏科生而已。

现在的量子计算,离”取代电脑”还差了多少次电源线缠绕

很多人第一次听到量子计算,第一反应就是:那等它成熟了,是不是我现在用的笔记本、台式机全都要被换掉?

太天真了。

现在实验室里能做到的最高比特数,其实容错率低得可怜。只要有一点点外界的震动、温度波动、甚至宇宙射线飘过来打在核心芯片上,算到一半的结果就全错了。就像你搭了个一万块的多米诺骨牌,刚推了第一块,旁边有人吹了口气,倒了三分之一,你还得从头搭。现在行业里花最多精力解决的,根本不是怎么把算力提得更高,而是怎么让这些脆弱的量子比特,能在外界干扰下多撑几毫秒不犯错。

朋友说他们组之前为了测一组稳定的结果,连续三天轮班守在实验室,就怕外面园区搞装修,震动传过来把实验数据搞飞。结果第三天还是因为隔壁实验室开了个大功率的制冷设备,电压波动晃了一下,攒了三天的数据全废,几个人蹲在走廊啃了半小时烤串才缓过来。

超导量子芯片表面微纳加工线路实拍
超导量子芯片表面微纳加工线路实拍

说真的,就现在这个阶段的量子计算机,你让它算个高中水平的三角函数,速度还不如你手里用了三年的旧安卓机。它根本不可能取代我们日常用的电脑,就像你不会拿实验室里的高精度显微镜当放大镜看报纸一样。它的存在,是为了解决那些经典计算机算到天荒地老都摸不着边的问题——比如模拟新药分子和靶点蛋白的结合过程,比如优化复杂的物流调度路径,比如设计更高效的光伏材料。这些事不是日常刷网页、写文档需要的,但一旦做成了,改变的是整个行业的底层效率。

那些被吹上天的”量子计算破解密码”,其实还早得很

那些被吹上天的
那些被吹上天的”量子计算破解密码”,其实还早得很

我在实验室的时候,旁边有个做密码学方向的学生,听到我们聊破解密码的话题,当场翻了个白眼。

太急了。

要真的做到能破解现在通用的RSA加密算法,至少需要上千个能稳定纠错的物理比特,而现在实验室里能做到的、能稳定运行的比特数,离这个门槛还有好几个数量级的差距。更别说现在密码学界早就开始布局抗量子的新加密标准了,就像你还没学会跑呢,别人已经把防摔跤的护具全套都穿好了,根本不是什么”量子计算机一出来,银行密码全裸奔”的末日场景。

我当时问他,那你觉得我们这辈子,能不能用上能放在书桌上的量子计算机?他头都没抬:先别说放桌上,等我们能把它那个比冰箱还大的制冷系统,缩小到能塞进行李箱,就已经要谢天谢地了。

没有捷径的。

那些总想着靠量子计算一步登天、马上颠覆所有行业的说法,本质上还是把科技发展当成了爽文剧情,觉得主角拿了金手指就能一路开挂。可真实的实验室里,只有缠得乱糟糟的电源线,喝剩的矿泉水瓶,还有因为数据跑飞了蹲在走廊叹气的学生。它的成长路径,其实和几十年前占满整个房间的经典计算机没什么区别——最早的ENIAC算个弹道轨迹都要手动穿好几百根线,谁能想到现在我们手里的手机,算力比当年送人类上月球的计算机强上亿倍?

只不过量子计算的成长,可能比当年的经典计算机更慢,更磨人。毕竟它要对抗的,是整个世界最底层的物理规律。但那又怎么样呢?

毕竟所有能走到普通人生活里的科技,一开始都是在乱糟糟的实验室里,被一群蹲在地上捋线的人,一点点磨出来的。

作者|科技

排版|科技

审核|柚子

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文章名称:别再拿"潘多拉魔盒"类比量子计算了,我上周在超算中心碰到的它,连电源线都缠得乱糟糟
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