通用人工智能已经席卷全球。等它获得量子计算加持,你就等着瞧吧

(SeaPRwire) –   当Lawrence Gasman在1970年代寻找博士论文主题时,计算机实验室已经忙于一些聪明人提出的聪明研究。“但问题是我们当时没有什么可以运行它们的,”他说。“需要的处理器当时还不存在。”

直到半个世纪后,计算能力才跟上了人工智能的潜力。如今,得益于诸如美国Nvidia公司的高性能芯片(GPU),生成式人工智能(gen AI)正在革新我们工作、学习和消费娱乐的方式,让人们能够在眨眼之间创造定制文章、图像、视频和音乐。这项技术催生了许多竞争性的消费类应用,提供增强的语音识别、图形设计以及甚至编码能力。

现在,人工智能又将得到一个新的计算形式的推动——量子计算。“量子计算可能会对人工智能产生一些非常引人注目的影响,”Gasman公司Inside Quantum Technology的创始人说。

与传统计算依靠二进制“位”(以1和0表示的开关)不同,量子计算使用多态“量子位”,可以同时存在于两个状态的某个百分比中,类似于硬币在空中旋转。结果是计算能力以指数级增长,同时也增强了模拟自然过程的能力,这些过程很少符合二进制形式。

而生成式人工智能面向消费者的应用使其影响更广泛和直接,量子计算更侧重于工业,因此最近一些里程碑未引起太多注意。但它们有望加速人工智能革命。

“生成式人工智能是量子计算发展最好的事情之一,”美国科罗拉多州量子初创公司Quantinuum的CEORaj Hazra说。“量子计算也是生成式人工智能发展最好的事情之一。它们是完美的搭档。”

总体来说,人工智能依赖于大量信息的处理能力,这就是量子计算的长处。去年12月,IBM推出了其最新的处理器,称为“Eagle”,它拥有133个量子位,是IBM迄今为止错误减少效果最好的,并且可以链接到其第一个模块化量子计算机系统二号。此外,IBM还推出了另一款芯片“Condor”,它拥有1,121个以蜂窝结构排列的超导量子位。它们的推出意味着“我们现在进入了我称之为‘量子实用阶段’,量子计算开始作为一种工具使用,”IBM量子部门副总裁杰·甘贝塔告诉《时代》杂志。

由于量子位是极为脆弱的亚原子粒子,它们不总是以同样的方式行为,这意味着量子计算不仅依赖于总体量子位数量的增加来“检查”计算,也依赖于每个量子位的可靠性提高。不同技术采用不同方式来创建量子效应,优先考虑这个方程式的不同方面,这使直接比较变得非常困难,也增强了这项技术的神秘色彩。

IBM使用超导量子位,需要将它们冷却到接近绝对零度,以减轻热噪声,保持量子相干性,最小化环境交互。然而,Quantinuum使用替代的“离子阱”技术,使用磁场将离子(带电原子)固定在真空中。这种技术无需冷却,但扩展难度较大。然而,Quantanium在4月声称其量子位的可靠性达到99.9%。

“离子阱方法远远领先于其他人,”Hazra说。与此同时,甘贝塔认为,超导量子计算在扩展规模、量子相互作用速度以及利用现有半导体和微波技术更快地做出进步方面具有优势。

对于公正观察者来说,结果仍然未出,因为各种难以对比的指标使人无法判断谁在这场竞赛中实际领先。“它们是两种不同的方法,双方都显示出了潜力,”PwC全球人工智能和创新技术负责人斯科特·莱肯斯说。“我们还没有看到明确的赢家,但这很令人兴奋。”

甘贝塔和Hazra在一点上达成共识,即量子计算有潜力将人工智能与之融合,产生真正令人惊叹的混合结果。“我很想看到量子计算用于人工智能,人工智能也用于量子计算,”甘贝塔说。“它们之间的协同效应,以及技术进步总体意义,这是很有意义的。”

Hazra也同意,“生成式人工智能需要量子计算的能力来实现根本性进步。”对Hazra来说,第四次工业革命将由生成式人工智能引领,并由量子计算的计算能力支持。“人工智能的工作负载和量子计算的计算基础设施都是必不可少的。”

这一观点也得到了太平洋对岸中国的认同,中国对量子的投资估计约为250亿美元,远远超过世界其他国家。中国顶尖量子专家潘建伟开发了“九章”量子计算机,他声称在某些人工智能相关计算中可以比世界顶级超级计算机快180万倍。

在2021年5月发表在同行评审期刊《物理评论快报》上的一篇论文中,“九章”处理了两种常见人工智能算法的超过2000个样本——蒙特卡洛和模拟退火——这对世界最快的经典超级计算机需要5年时间,“九章”只用了1秒。同年10月,潘宣布推出“九章3.0”,他声称在解决某些问题上比经典超级计算机快10万亿倍。

“九章”利用了量子计算的第三种技术——光子,潘被广泛认为是中国的量子之王。他是中国科技大学物理学教授,2016年推出了世界上第一颗量子通信卫星“量子科技卫星”,一年后首次在地球间实现了量子纠缠光子传输,进行了世界上第一通量子加密视频通话。

“量子科技卫星”被视为量子信息科学领域的“史普尼克时刻”,促使美国政策制定者向量子信息科学注入了数亿美元资金,比如量子通信研究获得了1.5亿美元资金。拜登政府提出的《美国创新法案》包括2500亿美元用于“新兴技术”,包括人工智能和量子技术。最终,量子计算惊人的计算能力很快将使所有现有密码学都过时,这将给政府和企业带来安全困扰。

量子计算加速人工智能的潜力也适用于全球超级大国之间的技术竞争。2021年,美国商务部将8家中国量子计算机组织列入实体清单,理由是它们“支持中国人民解放军的现代化”,并采用美国技术开发“反隐身和反潜水艇应用以及破解加密的能力”。

这些限制与针对中国人工智能目标的一系列措施相一致,包括去年禁止Nvidia向中国公司出售AI芯片。问题是,两国在人工智能和量子领域的竞争是否会阻碍整体进步,或者推动各国加速这些技术的发展。答案可能会产生深远影响。

2019年,谷歌CEO桑德尔·皮查伊在MIT技术评论上表示:“人工智能可以加速量子计算,量子计算也可以加速人工智能。从长远来看,它们共同可能需要解决我们面临的最难题,如气候变化。”

然而,无论是美国还是中国,都必须面临同一个障碍:人才。虽然全球只有少数几所大学提供量子物理或机械专业,专门针对量子计算的课程更为稀少,更不用说这一领域各个细分专业的专家了。“通常,最宝贵和最缺乏的资源就成为你的竞争优势基础,”Hazra说。“在量子领域,现在最宝贵的就是那些具有知识的人才。”