量旋科技对话LAMBDA实验室 | 如何把握量子计算突变发展的机会?
“人类应该考虑量子计算机了!”1982年,加州理工学院的一场报告会上,物理学家费曼提出了这一简直是“天方夜谭”的论断。
当时,个人电脑的概念才刚刚问世,普及大众还要再等10年。
四十年的光景弹指一挥间,大众一直将量子力学视为高悬在学术殿堂之上的圣物,敬而远之。
但从2021年开始,量子计算井喷式出圈,成果接二连三发表,费曼说的那句话离我们原来越近。
截至目前,量子计算已成立不少创业公司,融资事件也有增多的趋势。如今,国内已经有8家量子计算企业完成融资不说,融资额在亿元以上的就有5家,包括量旋科技、图灵量子、华翊量子、未磁科技、本源量子。
量子计算默默走过了将近半个世纪的时光,目前包括中国在内的40多个国家都制定了量子规划,量子科技前沿的竞争可谓是“加热到发烫”。
最近,量旋科技的创始人&CEO项金根,也跟LAMBDA实验室进行了一场关于量子计算的对话,希望让更多人了解这个“神秘”的领域,了解量子计算的最新突破和发展对我们今天的生活,会产生哪些直接的影响。
Q1:量子计算机和经典计算机有什么区别?
小黑:作为一个小白,首先还是要问一下项博,量子计算机和目前我们用的计算机会有什么样的不同?
项金根博士:首先我们要明确一个概念,量子计算机是基于量子力学原理制造的计算机。我们经常谈到的比较神秘的部分,其实是量子力学里的一些基础概念,量子物理主要描述微观粒子世界,确实和日常生活的经典力学世界不同。在量子物理里,量子叠加指的是一个粒子可以同时处于不同状态,量子纠缠是指两个或多个粒子不管分离有多远,它们都会影响相互的状态。
这两种特性在目前我们生活的宏观世界中是见不到的。
量子计算机利用量子叠加和量子纠缠这两种特性以实现并行计算,用这些原理实现的量子计算机,在计算上会比传统计算机更快。简单来说,量子计算发展到现在,主要着力在如何利用这些微观特性为人类提供服务,但不关注“为什么”。
量子计算机和经典计算机比较,图源:量旋科技
其次对人类世界而言,如果把目前我们用的计算机,比作汽车到处跑的蒸汽时代,那量子计算机的出现,就是飞机的横空出世。飞机和汽车虽然看起来都是交通工具,但制造原理不同,而解决的问题范围和对世界的影响也有不同。
飞机的发明极大地提升了汽车的运力,同时还解决汽车运输中的时效问题:例如从深圳运货到悉尼,飞机能做到速度快,装货多,受地理环境的限制小;而汽车不管如何努力,都很难比上飞机。
从算力上来讲,量子计算机的算力和效率要高于经典计算机,量子计算机可以弥补经典计算机的算力不足,例如快速破解常用的RSA数据加密算法;也可以解决经典计算机解决不了的计算问题,例如与量子力学相关问题的模拟、仿真和计算。正如飞机给人类带来了颠覆性的改变,业内人士也都预测,量子计算机未来也会像飞机一样改变人类的生活。
Q2:量子计算的产业发展与应用场景
小黑:目前量子计算机发展到怎样的进度了?
项金根博士:此前,量子计算更多是深藏在研究院、实验室中,可谓是深藏功与名,但现在,量子计算已经可以逐步走到台前。
从上世纪八十年代费曼提出量子计算概念,到九十年代Shor提出可以破解RSA加密算法的Shor算法,到2019年谷歌实现量子霸权(编者注:针对某一个计算问题,量子计算机比起经典计算机拥有了碾压级的算力,称为量子霸权),经过40年发展,量子计算完成了从理论突破,到技术实现,到生态链建设,到行业应用的发展历程,作为非常综合的计算新范式,量子计算已经进入到高速发展时期。
波士顿咨询和麦肯锡咨询的研究报告都指出,量子计算的产业化即将到来,到2025年,整个量子计算的市场规模就能达到50亿美元,并将在15年内迅速增长到万亿美元的级别。
量子计算发展阶段预测及市场应用,图源:量旋科技
国外大型技术公司如IBM、微软、谷歌,国内的IT巨头百度、阿里巴巴、腾讯和华为等、世界各国量子计算初创公司,以及金融机构和银行等,都在积极探索可能的落地应用。
如果从应用行业来讲,量子计算机可以用在几乎所有的领域,其中比较大的应用领域包括能源和材料、医药、先进产业、金融科技。
量子计算的涵盖有多广呢?
以来自欧洲的超导量子计算公司IQM为例,这家公司正在尝试用量子计算解决气候问题,麦肯锡就预测,使用量子计算开发的气候技术可以帮助人类在2035年之前,每年减少七十亿吨的二氧化碳排放量。
从我个人来看,量子计算的落地应用发展和之前的新技术导入会有不同,它会有一定的突变机会,所以各个行业需要提前开始储备,到关键技术有突破时,才能打有准备的仗,对不同的企业来说,和量子计算牵手合作,才能在未来同行业务竞争中,占据先机,获得持续的竞争优势。
Q3:量子计算机什么时候会全面普及?
小黑:还想再问下,量子计算机什么时候会变成个人电脑一样,人人都能用呢?
项金根博士:量子计算还处于非常早期阶段,量子计算的各种技术路线都才刚起步,目前的量子计算机可以分成两类,一类是专用量子计算机,另外一类是通用量子计算机。
专用量子计算机的代表有D-Wave的量子退火机,中科大的玻色采样机“九章”。专用量子计算机只能解决特定的问题,例如大疆消费级无人机只能用来拍照和拍视频,不能用来运货。
而通用量子计算机则可以通过算法、编程和软件实现所有的计算,目标是用来计算所有的计算问题——就像经典计算机中的CPU配合操作系统和应用软件后,可以用来计算所有的计算问题。
通用量子计算机的典型技术路线有以下这些,超导量子芯片,核磁共振,拓扑量子,半导体,离子阱,和冷原子等。超导量子计算是目前采用最广泛、发展最迅速的技术体系。
业内大部分人预计超导量子计算将很快可以用于商业场景,目前国内外量子计算公司已经与很多业务客户开展大量的业务合作,例如采用超导量子技术的IBM与摩根大通,汇丰银行和高盛等都开展了大量的金融业务合作。本源量子也与建设银行和中信证券开展了大量的量子金融的研发。
目前金融业和量子计算部分合作案例,图源:量旋科技
我们量旋科技作为一家量子计算初创公司,已经在量子计算硬件、算法和软件方面都取得了一定的成果,包括超导量子计算机硬件、量子计算云平台和量子算法上的一些成果。我们也已经和很多客户开展了业务合作,金融领域的合作单位包括华夏银行,微众银行,汇丰银行,人工智能领域的合作单位有自动驾驶公司元戎启行,生物医药方面则有吉林大学和华大基因。
量旋科技的技术和进展,图源:量旋科技
Q4:量子计算在金融科技等领域是如何实际应用的?
小黑:好的,还想了解一下,量子计算既然已经开始走出科研象牙塔,它将如何渗入到我们的日常生活呢?或者说,目前有什么实际落地场景的结合案例可以介绍吗?
项金根博士:因为我们之前也有和LAMBDA实验室沟通交流过很多金融相关的课题,我从这个领域来聊一聊,看看量子计算如何和我们的日常生活挂上钩的。
从宏观来说,金融是最有可能率先通过量子计算获益的行业之一,在全球已有超过25家国际大型银行及金融机构与量子计算企业开展研究,结论是来自麦肯锡和摩根大通等机构的多份报告。
当然原因很好理解,由于量子计算使用了量子特有的物理效应来处理信息,因此目前的超级计算机需要数十亿年才能解决一些数学问题,未来的量子计算可能在几周、几天或几个小时内就能找到答案。这和金融业有大量数据需要处理,并且处理的要求是“越快越好”是一致的。
国际上有很多量子计算在金融领域的应用。我们在这里列举了一些重要的场景并把他们分为以下四个大的类别,分别是投资组合的优化,期权的定价与对冲,风险管理以及数据安全。
01.投资组合的优化
投资组合的优化是决定银行赚钱多少的很重要的一类问题,各个金融机构和银行都力争做到最优,但现在的算法找到最优的组合很困难,要么很慢,要么离真正的最优值差得比较多,用量子算法则可以找到这类问题的最优解,如再平衡问题的求解,如果能够提高一个点的精度,对于大通摩根这样的大型机构就会产生巨额的收益。
02.期权的定价与对冲
简单来说,就是将传统的蒙特卡洛方法,简单地用量子振幅估计算法替换,结果就能取得比传统算法更好的收益。金融领域的其他一些产品也可能使用了相似的计算步骤,例如更快更准确的量子振幅估计算法可以被应用于这些类似的产品。
03.风险管理
风险管理问题也是银行领域一个很核心的问题,商业银行有很多复杂的商业风险模型,这些模型用现在的经典计算机去计算需要花很长时间,但风险的问题肯定是越快有结论越好,所以大家都在想办法加速,从IBM展示了量子计算在计算风险价值和条件风险价值上的优势来看,这个方向也可以说是量子计算大展拳脚的一个方向。
04.安全问题
最后也是最重要的安全问题,因为量子解密算法Shor算法在破解RSA加密中把原来的不可能变成很容易的一件事,因此中国和美国政府都非常重视,在金融领域上将来这也是必须要投入的一个方向。
量子计算在金融领域应用案例介绍,图源:量旋科技
现在我介绍一下我们之前和华夏银行做过一个用量子计算解决ATM机裁撤的课题,也许大家能从这个案例中,看到量子计算是如何逐渐替代旧算法,影响我们的生活。
从2019年开始,由于受到移动支付的冲击,商业银行ATM机的使用率大幅下降, 这个时候银行面临一个问题:ATM机还要不要投放,如果不用了,哪些地区的ATM要撤掉,撤哪些,撤多少。
也就说,商业银行需要精准地筛选出效能差、使用率低的ATM机设备,进行撤机以缩减成本。
这个问题有几种解决办法:
第一种,可以聘请专家进行人工评判来解决,但ATM机的数量很多,全国范围内超过百万台,人工评判的工作量太大。
第二种,在信息化的时代,我们可以利用计算机进行计算,利用人工建立模型、或者用机器学习建立模型来达成这一目标。
但传统模型的缺点一是运行速度慢,所需时间长,原因是模型算法复杂度高。二是评估的精度不高,造成这个的原因是能使用的先验数据少。
最后我们利用量子计算机,采用了量子神经网络模型来解决这个问题,最后得到的结果就是比起经典算法来说,我们发明的该类量子模型在准确性方面有显著提升,运算速度快,所需时间短,模型精度高。
这也是首次突破性地为小样本智能建模问题提供量子解决方案。这个量子模型还可以应用在相似的应用场景,例如智慧运营、精准营销、智能风控等领域。
可以预见,量子计算解决方案将全新改变金融行业各细分领域的管理优化方式。由庞大数据驱动的金融AI是量子计算商业化落地的首选之一,量子计算也将成为其创新驱动的核心来源。
量旋科技对话LAMBDA实验室 | 如何把握量子计算突变发展的机会?相关推荐
- 致力于量子计算商业化,量旋科技欲在超导量子领域取得突破
关注ITValue,看企业级最新鲜.最价值报道! 在量子计算将改变世界,并革新医学.通信和人工智能技术的风口下,中国正寻求打破美国.欧洲在这一领域近乎垄断的局面. 12月4日,中国科学技术大学潘建伟. ...
- 量旋科技冯冠儒:量子纠缠的研究成果推动了第二次量子革命
今年的诺贝尔奖物理学奖公布后,关于"量子力学"和"量子纠缠"的话题讨论相当火爆.然而很多人,并没有意识到这个奖项背后的时代意义--以"量子纠缠&quo ...
- 量子计算技术发展迅猛,商业潜力初现!如何把握量子计算时代的新机遇?
来源:蓝驰创投 编译:全球君 摘要:通用量子计算机一旦实现,将对通信安全.导航.成像以及人工智能.生物制药.新材料研发等诸多领域产生颠覆性影响,带来国家安全和社会经济发展的极大变革. 通用量子计算机一 ...
- 量子计算机有生之年,对话哈佛大学教授Lukin:量子计算将在我们有生之年普及!...
(图片来源:哈佛大学Lukin实验室) 问:那你怎么编程呢? 米哈伊尔·卢金:为了制作量子计算机,我们将一百束紧密聚焦的激光束照射到这个真空室中.这些激光束中的每一束都起着光镊的作用,每束都可以控制住 ...
- 对话哈佛大学教授Lukin:量子计算将在我们有生之年普及! | AI英雄
▼ 点击上方蓝字 关注网易智能 聚焦AI,读懂下一个大时代! * 人物观点: 量子计算机从科学理论转向大众普及,也许并不需要30年那么长时间.这是一个令人兴奋的领域,我们已经进入了具有巨大科学发现潜力 ...
- 量子科技概念大火,国内现状如何?国盾量子撑起量子通信,华为BAT均入局量子计算...
晓查 木易 发自 凹非寺 量子位 报道 | 公众号 QbitAI 量子科技,如今快速一文看尽? 最近,量子科技相关知识和行业进展,正在成为关注新热点. 究竟是什么?原理如何?行业内有怎样的代表性技术 ...
- 量子科技概念大火,国内现状如何?华为BAT均入局量子计算
点上方蓝字计算机视觉联盟获取更多干货 在右上方 ··· 设为星标 ★,与你不见不散 仅作学术分享,不代表本公众号立场,侵权联系删除 转载于:量子位 AI博士笔记系列推荐 周志华<机器学习> ...
- 达摩院2021年十大科技趋势出炉:量子计算、脑机接口…
2021年,科技发展将往何处去? 这是阿里达摩院从基础研究.IT技术和生产生活三个方面,给出的10个答案: 量子计算.脑机接口.第三代半导体应用.AI药物研究.柔性电子材料-- 其中,既有学术研究,也 ...
- 达摩院2021年十大科技趋势出炉:量子计算、脑机接口、第三代半导体应用……...
萧箫 发自 凹非寺 量子位 报道 | 公众号 QbitAI 2021年,科技发展将往何处去? 这是阿里达摩院从基础研究.IT技术和生产生活三个方面,给出的10个答案: 量子计算.脑机接口.第三代半导体 ...
最新文章
- docker mysql data volume_Docker 持久化存储, Data Volume/Bind Mounting
- Windows安装python 虚拟环境,Virtualenv
- 2020 mse 清华_ICSMSE 2020
- mine 规范_《民用建筑热工设计规范》GB50176-2016
- SpringMVC学习08之SSM整合(三)
- 浅谈软件性能测试中关键指标的监控与分析(转)
- Tomcat - Maven plugin: 运行找不到webapp
- (227)FPGA学习基础
- HDFS体系结构(NameNode、DataNode详解)
- 防火墙双机热备A/S模式和A/A模式原理
- mysql sqrt_详解MySQL中的SQRT函数的使用方法
- SpringBoot整合MyBatis后台分页前端BootstrapTable添加删除查看编辑搜索数据(二)
- 软件设计原则(五) 开闭原则
- android fragment 设置透明,DialogFragment背景透明设置
- 进度图绘制十大注意事项
- u盘中毒文件为html文档,u盘中毒文件被隐藏怎么办【解决方法】
- K2P padavan固件下宽带与IPTV融合
- UltraEdit编辑器中关键字自动补齐功能设置
- 洞见—微服务文集(二)
- 2022年中考英语热点话题作文预测(满分范文15篇)