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(SeaPRwire) –   在1981年,物理學家理察·費曼首次提出了利用量子物理原理來處理計算的量子計算機的概念,這種計算機可以在標準計算機需要花費千年或更長時間才能完成的計算中迅速完成。但是,在接下來的四十年中,研究並沒有顯著地推進,以致於這些機器對社會沒有太大影響。

但是,2023年的突破性進展表明,量子計算機已經開啟了一個新時代,這可能會引發技術革命,帶來許多可能性——部分好處,部分不利影響。在正面方面,量子計算機可能導致發展新藥治療癌症。在負面方面,它們可能破解我們每天多次使用的加密,從發短信到金融交易都需要。

但是,這不是歷史上美國同其對手之間首次展開的量子競賽——過去提供了一個指南,告訴我們美國如何贏得即將來臨的計算革命。1940年代,第一場量子競賽產生了核武器和技術爆炸。重要的是,美國贏得了利用新技術的競賽。不僅美國科學家創造了第一枚核武器,從雷射到計算機芯片,美國也成為全球創新之地。

然而,這只是因為政策制定者提供了必要的資金和支持,以確保美國在這方面保持領先地位。1957年蘇聯發射史普尼克衛星和太空競賽產生了大量聯邦資金投入科學和教育,這是美國成功的根本原因。此外,國防部為具有顛覆性但風險高的研究提供了重要資助,從而開發出互聯網、隱形技術和像Siri一樣的語音助手。這種組合推動美國在二戰後幾十年成為創新領域的領頭羊。

第一場量子革命產生的技術是美國國防的核心,同時也徹底改變了美國民眾的生活,尤其是通過個人計算機和信息革命的發展。

但是,就在1981年個人計算機蓬勃發展時,費曼堅持在一場關鍵演講中說,可能有更多的可能性。他認為,量子計算機——其處理能力遠超當時最強大的計算機——是唯一可以解開世界真正知識的方式。然而,他也承認建造這種機器的複雜性極高。

隨後的四十年證明他在障礙方面是正確的。設計量子計算機需要在理論、材料和元件方面做出巨大進步。自1980年以來,進展一直在緩慢前進,許多人開玩笑說量子計算機總是10到20年後才能實現。

1994年,數學家彼得·肖爾發現了一種算法,提供了一種方法讓量子計算機計算加密中使用的大質數。儘管有這一突破,但自肖爾發現以來,進展一直緩慢。國家安全局和國防部——尤其是前者——的持續資助保持了創新,但結果不均勻,因為科學家無法建立一個不受錯誤影響的量子計算機。

在過去10年裡,IBM、谷歌和微軟等私營科技公司對量子計算機做出了重大投資,這推動了該領域的新高度成熟度,並加速了全球爭奪量子主導地位的競賽——這涉及到重大的國家安全和網絡安全問題。

即使如此,今天的量子計算機由於輻射、熱或材料不當造成的常規錯誤仍無法超越標準計算機,這些錯誤使量子計算機無法用於如設計新藥等任務,因為科學家無法準確重現實驗。但所有的一切都在迅速改變。

2023年IBM和哈佛團隊的進展表明,錯誤校正即將到來,量子計算機時代也即將來臨。2023年7月,IBM發表同行評察的實驗證據,顯示公司在減輕長期困擾量子計算機的錯誤方面取得進展。幾個月後的2023年12月,哈佛團隊和QuEra公司也發表了實驗結果,顯示他們也開發出一種增強錯誤校正的量子過程。

但是,不僅美國公司和大學在研究如何減輕限制量子計算機可能性的錯誤。在過去15年中,中國物理學家開展了一項宏大計劃,旨在使中國成為量子技術的世界領導者。一項估計認為,中國在此項目上投入超過150億美元,可能已經與美國並駕齊驅,或在這個新科學領域中處於領先地位。2023年的實驗結果表明,中國物理學家取得了令人印象深刻的成就,可能使他們能夠構建一台超越美國的量子計算機。

中國在這個領域的主導地位將帶來巨大影響。美國的最大對手將能夠破解美國每天使用的加密網絡流量和消息,美國政府和盟國也使用這種加密保護秘密通訊。一家組織預測,世界只有幾年的時間。其他估計認為這一日期可能遠至10年。但它正在迅速來臨。

這意味著美國必須在這場即將來臨的技術競賽中取得領先地位,以防止在生活的各個領域造成災難性後果。2022年5月,白宮制定了一項計劃,為國家準備後量子加密,與蘋果和谷歌等私營公司正在採取的行動並行。但是,2023年,國會未能重啟量子研發的重要聯邦資金法案。與此同時,中國和歐洲國家不遺餘力地投入數十億美元發展量子技術。

2023年量子計算機的突破預示著一個光明的未來,將革新生活和經濟。技術即將實現費曼的願景,以前所未有的方式理解世界和宇宙。一台能夠校正錯誤的量子計算機將引發第二次量子革命,美國需要在這場21世紀最重要技術的競賽中保持科學領導地位。為贏得這場競賽,聯邦政府需要全力推動美國在量子計算機和量子感測等其他量子技術領域的領先地位。這就是美國如何贏得第一場量子競賽並從中獲得教訓的方式。這次競賽的風險也太高,不應重複過去的教訓。

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