现实中的量子计算机有望进化成《流量地球 2》中的 MOSS 吗？
大家过年的时候可有看《流浪地球 2》呀？
小破球新年爆火，截止 2 月 5 日 15 时，总票房已然突破 33 亿元。
看过《流浪地球 2》的观众，一定不会忘记电影彩蛋中，图恒宇在虚拟空间收到木星危机时间后，与 MOSS 的对话。
“我已经死了。”图恒宇望着 MOSS 说。
MOSS 回答，“我对‘已经’和“死了”有些别的看法。”
《流浪地球 2》：人工智能 MOSS（图片来源：官网截图）
MOSS，即影片中的 550W 量子计算机，因其强大的功能引起广大科技爱好者的广泛关注。
其可实现全球复杂计算资源的融合与调度，以满足数万台发动机协同运作，还支撑「数字生命计划」所需的巨量算力。
同时，还因其在 2058 年已经完成超进化，拥有了完全智能与自我意识，担当着「大 Boss」的角色，贯穿整部电影的始终，被誉为「全场最有价值道具」。
作为拥有超强算力和“自我意识”的 550W 量子计算机，MOSS 再次成为贯穿全剧的“黑科技”，出尽风头后还不忘在结尾留下悬念：MOSS 是否能超出时空的限制？
那么，我们现实中的量子计算机有可能在 2058 年进化成 550W 吗？
01
首先来了解一下什么是量子计算机。
量子计算机（quantum computer）是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。
简而言之，当某装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。
万物互联时代，人们的工作、社交、衣食住行都会产生数据。
数字经济和人工智能给人们带来了高效便捷的同时，需要庞大的数据处理能力来支撑。
不过，随着摩尔定律濒临终结，经典计算所能提供的算力正逐渐接近天花板，人类社会亟需新的计算范式，为具有强大驱动力的数字经济引擎添油助燃，专家学者和众多业内人士不约而同的把目光投向量子计算。
与经典计算相比，量子计算不仅能够大幅提升数据处理效率，更快解决许多难解问题，还能降低计算成本和能耗，同时提升人工智能水平，更好地辅助人类决策，为应对医疗、金融、供应链物流、气候变化等领域的挑战提供新的算力解决方案。
一句话，量子计算机将会给人类带来更高效率、更准计算、更低风险和更多发展可能。
据权威咨询机构波士顿（BCG）预计，未来 15 到 30 年，量子计算机将创造 4500 亿至 8500 亿美元的新市场。
现阶段，量子计算在某些专用领域里已经显示出巨大的优势， 业界有人把量子计算称为「自然赋予人类的终极计算能力」。
终极形态的量子计算机，可以模拟人类社会乃至整个世界的运行，可辅助人们精准决策、规避风险，可谓一切尽在掌握。
02
目前的量子计算机的发展和 550W 有多大差距呢？
量子计算的发展有三个阶段即量子优越性阶段、专用量子计算机阶段(NISQ)和通用量子计算机阶段。
不过，必须承认的是，现实中已有的量子计算机还处在专用量子计算机阶段(NISQ)。
而《流浪地球 2》里的 550W 的强大功能，显然已属于通用智能量子计算机。
创建强大的量子计算机并非易事，除了高昂的算力成本，为了使系统正常运行，量子计算系统必须接近绝对零度温度，而这种对极端温度的敏感性，也制约了其发展的速度。
然而，电影中的 550W 能在常温常压，甚至是月球和水下这种恶劣环境中工作。
不仅如此，550W 的体积小，“量子体积”只有八千多，一个人就可以搬动，这太低了！
目前已经实现的，需要 13 个量子比特。
要实现电影中那么厉害的量子计算机，其量子体积对 2 取对数至少要超过八千，或者说得有八千个以上完美的逻辑量子比特。
剧中 550 系列量子计算机 图片来源：电影《流浪地球 2》
03
那我们现有的量子计算机技术继续发展下去有希望实现吗？
经典著作《量子计算与量子信息》译者之一的尹璋琦老师给出了这样的答复：
“考虑到电影中环境的恶劣与复杂，目前正在研发的超导量子计算、量子点量子计算、离子阱量子计算、冷原子量子计算，都需要高真空和超低温环境，所以都很难发展成 550W。
相对希望较大的就是光量子计算机，它在常温常压下工作，可编程控制，尺寸也与 550W 差不多。”
尹璋琦老师二刷电影时发现有一个镜头，马兆在研发智能量子计算机 550W 时，身后有一台巨大的稀释致冷机，类似超导量子计算机。如果接受这样的设定，那么电影中的手持设备就只是一个终端接口，最终还得靠稀释致冷机中的量子计算硬件来做计算。
在超导量子计算路线上，IBM 公司的新闻很多，其设备的量子体积只发展到了 128。所以，编剧把 550W 的量子体积设定为 8192 似乎就很大了。其实并非如此，在离子阱量子计算机中已经实现了这个指标。
04
科幻电影的视觉呈现和桥段，其实是未来的某种潜在需求。需求定义科研方向。
量子计算机未来要能在常温常压下工作，能到外太空和水下工作。
为了满足这些需求，量子计算机实用化的技术路径可能会有很多条，不同的路径满足不同的环境需求。
量子计算是当下多国科技竞争的战略新高地。
在 2022 年中央经济工作会上，明确提出要加强量子计算等前沿技术研发和应用推广。越来越多的行业巨头和初创企业都在量子计算领域争相布局，
作为量子计算领域圣经《量子计算与量子信息》这本书是量子信息领域及物理领域引用次数最高的图书之一，并被全球多所名校列为量子计算课程指定教材。
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文章参考来源：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/601395123
https://www.thecover.cn/news/sRVE733gfYyH90qSdq8Jkw==
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