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海外
量子时代呼之欲出,你准备好了吗?
 
文:佩斯领导力研究院创始人暨CEO/泰德·普林斯 编译:Yunfeng Liao
 
 

大概诸位对量子物理学或多或少有所了解吧,这门当年被爱因斯坦嗤之以鼻的科学,在他身后有了长足发展,已有大量实例证明了其理论的正确。简单地说,量子物理学研究的是微观世界粒子运动规律的科学,要理解其中的原理需要很高的智商,因为它们颠覆了人们以往对物质世界的常识性认知,比如海森堡不确定性原理告诉我们,不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度。


量子物理学太深奥了,人们很自然地认为它与普通人的日常生活无关。比如,我要创业,我要开一家公司经营新业务,量子物理学对此会有什么指导意义吗?也许一百年后确实能发挥指导作用,但眼下这两者真是风马牛不相及。


但事实也不尽然,因为各国的军方和情报部门早已开展了量子物理的应用性研究,并在加密技术等方面取得了不少进展。在这方面,军用技术至少要比民用科技领先五年,未来几年里,民用领域也有望成批出现结合了量子物理技术的新产品。


在这场发展新科技的竞赛中,量子计算机是各方竞逐的一个大热门。这种使用量子计算方法的计算机运行速度要比普通计算机快很多。传统计算机需要花费数年时间才能完成的计算任务,量子计算机能在瞬间就得出结果。


虽然目前已有的量子计算机还很不完善,但毕竟迈出了第一步。像加拿大D-Wave Systems公司生产的量子计算机,已经获得了谷歌的订单。IBM也研发出了自己的量子计算机,并接受外来的委托计算业务。现在全世界还有数以百计的公司在研发自己的量子计算机,并取得了不同程度的进展。传统计算机的计算速度太“慢”了,拖累了很多重要问题的解决,而今量子计算技术取得的进步则有助于完成很多以前看来不可能完成的任务


2016年11月9日,“墨子号”量子科学实验卫星与阿里量子隐形传态实验平台建立天地链路



机遇何在


在量子计算技术投入实用的过程中,最基本的一种应用方式就是加速现有数字产品的计算速度,这好比给马车直接装上喷气引擎,很容易实现。


要实现更高级的应用,就必须充分利用量子微观世界独有的特性。比如,当两项任务难以同时安排的时候,是不是量子物理中描述的既互斥又互补的量子运动规律就有了用武之地?当然,这还只是一种理论上的设想,这一级别的应用将构造一个完全不同的现实世界体系,是人类目前还难以实现的。


还是说说目前能实现的吧,比如说在证券的高频交易(high-frequency trading,HFT)领域使用量子计算技术。高频交易商配备的高速计算机能在毫秒间自动完成大量交易,而人类交易员的交易反应速度只能以秒甚至以分钟来计,两者巨大的交易速度落差让高频交易商获得了巨大的竞争优势。从表面上看,如果高频交易商配备了量子计算机,就能在这样的速度竞争中进一步领先,但实际发生的事情会比这更有趣,这涉及到我们如何理解“更快”这个概念。


在同一时刻用叠加的方式来做巨量计算,是量子计算机的基本功能。当我们谈论通过使用量子计算机来提高高频交易的速度时,能够实现的效果是“瞬时”交易,也就是说,不管计算量有大,都能以几乎零耗时的速度来解决。


如此一来,证券交易就很简单了。因为量子计算机能轻松预测出未来一百年全球所有股票的价格走势,能统计出明年所有交易对手掌握的合约价值,能计算出给全球每只股票同时做空或同时做多的可行策略。与之相比,目前的高频交易行为的速度就像乌龟爬了。为了保持竞争优势,高频交易商们只能竞相采购量子计算机,它会成为华尔街最受欢迎的大玩具。到那时,证券从业者将毫无选择地只能用量子计算机做高频交易,否则就相当于没有交易能力,只能被市场扫地出门。


还有一点,量子计算机在同一时刻叠加计算的功能将交易速度提到了极限,现有的通过打时间差来套利的所有方法也就全部失灵了,套利交易方式因此会发生革命性变革。简单来说,既然不能打时间差了,是不是可以从时间本身入手呢?在量子力学的世界里,狭义相对论中提出的“时间膨胀”是可以实现的。在这种情况下,对每个人来说,一天不再严格地等于24小时,那新的套利机会就来了。


总而言之,一旦在金融投资交易中引入量子计算,这个行业将被颠覆。如果你正置身于这一行业,最好尽快着手研究如何跟上这一潮流,研发出适应量子时代的金融创新产品。如果固步自封,当市场上充满量子级金融产品的时候,你原先那些可能领先一时的酷炫产品将与原始人拿来当钱用的贝壳没什么两样。


量子计算技术的应用领域当然不仅限于金融投资领域,在制造业、供应链、互联网等领域的效率优化过程中都可用到。和金融交易一样,使用量子计算不仅仅是简单提速的问题,它将彻底地改变每个行业的发展面貌。


最近,大众公司宣布将在交通优化领域应用量子计算技术。除了这个领域的发展可能大大提速之外,这还意味着什么?意味着不知道有多少公司正在暗中研究如何让量子计算与自身业务结合起来……


以上探讨的主要是计算机运算性能发生质变对商业世界的影响,如果将这种思考推而广之,我们会发现,量子计算会对人类的未来产生更全面、更深远的影响,这种影响绝不仅限于经济领域,更不是能赚更多的钱这么简单。



加拿大D-WaveSystems公司研发的量子计算机



成百上千倍,甚至上百万倍地提高运算速度,意味着人类能更快地找到自己关心的各种问题的答案。比如,如果我们能在一周时间内“发明”一个新的物种,从而彻底解决肉和奶供不应求的问题,世界会变得怎样?甭管这种人造动物是3D打印出来还是怎么制造出来,农业和食品工业都将走上全新的发展道路,或许我们可称之为量子农业、量子食品工业。


再谈谈量子医疗。在充分运用量子计算技术的世界,当一个人被确诊患了癌症之后该怎么办?他可以马上去找自己的主治医生,即时分析自己的DNA,并根据DNA分析结果当场制造出只适用于他一人的抗癌药物。更有甚者,也许癌症患者根本不用去医院找医生,在家里用一台3D DNA打印机就能自己做基因测序,把测序结果通过电子邮件发给制药商,然后等着收药就是了。


以上想象似乎离我们的生活还太过遥远,那就来说说比较实际的。量子技术已经在改变数据加密技术,上网的安全性会越来越高,这方面的技术进步将是爆发式的,我们很快就能看到效果。


还有一个领域将受到量子计算的深刻影响,那就是博弈。量子计算的瞬时海量重叠计算功能也会颠覆博弈的游戏原则。拿应用到博弈原理的电子游戏来说,量子计算机可以事先预想到游戏的所有走向,然后按照游戏设计者的意愿来构造整个游戏。如果完全让量子计算机动态地自主掌控游戏走向会怎么样呢?那将不会再有人能够打通关了,因为量子计算机能很容易地针对游戏者的判断和动作来调整策略,今年5月底,世界排名第一的围棋手柯洁完败于AlphaGo就是一个明证。


未来,人类可以借助量子计算机掌握极高的博弈技巧,并由此建造出全新性质的数学模型,军事、商业等领域的发展也将焕然一新。如果你是一个企业的领导者,有没有开始认真考虑如何跟上这个变化?如果还没有的话就要抓紧了,切莫被时代列车甩在后面。



2017年5月3日,中国科学宣布研制出世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机原型机



应对之道


我们早已生活在数字时代,打着数字技术、云计算等幌子的商业炒作几乎无所不在。对这些商家来说,似乎与互联网、数字营销等概念扯上关系就高人一头了,能证明自己领先于同行。但实际上,数字技术已经属于大路货了,在这个连小学生都能写App程序,连老奶奶都能熟练使用网上相册的时代,原有概念的数字技术已经基本走到了尽头。人们常说的数字革命已经结束了,我们必须从现在开始转而探索新事物,尤其是量子技术,这将是未来的新技术不断涌现的源头。


当然,现在还远远未到淘汰数字技术的时候,数字化时代建立起来的一系列技术标准还将长时间主导我们的生活,但它们大多已经没有了技术领先性,只是商业产品而已。对于风险投资人来说,现在看到任何数字技术创新项目时都要三思了,因为数字技术已经走下神坛,大家都在做的技术和产品显然不会有太多的超额利润。巨大的超额利润正埋藏在量子技术矿山下面,它的地位和价值相当于十几年前的数字技术。换句话说,当数字技术创业者们还在战壕里拼刺刀的时候,量子技术创业者已经开打星球大战了。创业者、企业家以及投资人和创业孵化器,都应该尽快接受这一转变,因为技术进步没有回头路可走。


如果你对量子技术的力量还一无所知,该怎样跟上这趟时代快车呢?抓紧时间学吧!向书本学习,向专业人士学习。专业人士包括这么几类,一类是理论物理学者,还有一类就是已经开始探索量子计算应用的专家,比如密码学专家、量子计算机研发工程师等等。


未来量子技术人才的供应将有很大缺口,他们受欢迎的程度将不亚于现在的网络安全专家。所以,让孩子考大学时报考与量子技术相关的专业是一个不错的选择。



激光脉冲将离子激发到量子态是量子计算机工作的基础条件



前文我们谈到过大众公司已经在道路优化领域方面引入了量子技术的事,它目前并不是这一领域的领军者,但从它作出的这一动作可见,很多传统行业的大公司正谋划着通过接触最新技术实现跨越式发展,用量子物理学术语说,它们要实现量子跃迁。在这种潮流下,跟不上形势的大企业迟早会被淘汰的。


除了付诸行动,我们最应改变的是自己的思维方式。量子技术世界的逻辑与数字技术以及我们日常生活中的逻辑截然不同,所以首先要从思维方式上向量子世界靠拢,只有这样才能真正有所收获。当量子纠缠、不确定性原理这些概念为大众熟知并应用到生活中的方方面面之后,人类将获得全新的思维自由,衡量创造力的标准会有本质改变,整体的创造力水平也会出现大幅跃升。


未来的独角兽公司将来自量子世界,顺便说一句,在创业领域,unicorn这个词可能会演变成“qunicorn”,即“量子独角兽”(quantum unicorn)。目前硅谷正在经历新一轮投资泡沫破灭的过程,它需要新的创新动力,量子技术正是硅谷所需要的。一旦风投广泛参与其中,将掀起新一波创新和IPO的浪潮。

 
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