最近科技界熱議的焦點無疑是Google發表的Willow晶片。公司聲稱這芯片能在不到5分鐘內完成一項傳統超級電腦需要10的25次方年(即10 septillion years)才能完成的計算任務,這一驚人的數字竟然超過了宇宙的年齡(138億年)。隨後,中國研究團隊推出了祖沖之3.0,宣稱其運算能力媲美Google的Willow。這些進展引發了對量子計算的廣泛關注,雖然筆者並非量子力學的專家,但我一直有關注這一科技創新的發展。接下來,讓我簡單介紹一下量子力學的基本概念及其對量子電腦發展的影響,並探討未來量子力學與人工智能結合的潛力。
量子力學的基礎
筆者初次接觸量子力學是因為它對平行宇宙的推論,令人充滿幻想及好奇,引人入勝,於是便一直有留意相關科技發展。量子力學是物理學的一個分支,主要研究微觀粒子的行為。在這個微觀世界中,物質不再遵循傳統的物理法則,而是呈現出奇特的特性,如疊加態和糾纏態。疊加態意味着粒子可以同時處於多個狀態,而糾纏態則表示粒子之間存在着一種超越空間的瞬時聯繫,無論距離多遠,改變一個粒子的狀態會立即影響到另一個粒子。
這些量子特性為量子計算提供了理論基礎。量子電腦利用量子比特(qubit)的叠加和糾纏,能夠在同一時間內處理大量的訊息,這使它在某些特定計算任務上遠超傳統電腦。
量子電腦的發展
隨着Google Willow晶片的推出,量子計算的用處正在逐步顯現。Willow晶片特點在於其創新的設計,隨着量子比特數量的增加,其錯誤率反而指數級下降,這一點對於構建大規模可靠的量子電腦很重要。尤其是量子糾錯技術的突破,這是量子計算的一大挑戰。由於量子比特極易受到環境干擾,導致計算錯誤頻發,而傳統的糾錯方法往往難以滿足大規模量子計算的需求。
Google Willow晶片採用了創新的糾錯機制,將量子比特分組形成表面碼,能夠實時檢測並糾正計算過程中出現的錯誤。這是自1995年Peter Shor提出量子糾錯以來一直未能攻克的關鍵難題,為未來構建大規模、可靠的量子電腦奠定了堅實基礎。
量子電腦的應用範圍非常廣泛。在藥物研發中,量子電腦能夠模擬分子之間的複雜相互作用,從而加速新藥的發現。在材料科學領域,量子電腦能預測新材料的性能和穩定性,這對於推動材料科學的進步具有重要意義。此外,量子電腦在金融分析、優化問題以及機器學習等領域的潛力也受到廣泛期待。
量子力學與人工智能的結合
隨着量子計算技術的發展,量子力學與人工智能的結合已成為新的研究熱點。這種結合有望產生協同效應,推動科技的進一步飛躍。
科學家利用量子隧道技術訓練深度神經網絡,以模擬人類觀看視錯覺的能力。這種技術通過運用量子力學的原理,使人工智能能夠模仿人類大腦解釋複雜視覺的方式。這樣不只有助於深化我們對人類視覺的理解,也為人工智能的發展提供了新的思路和方法。
此外,量子力學在優化算法和機器學習模型方面也具有潛在應用。通過利用量子糾纏和量子並行性等特徵,科學家們可以設計出更高效、更智能的算法和模型,這將顯着提高計算速度和精度。這些進展不但能夠提升人工智能的性能,還可為解決許多複雜的問題提供新的解決方案。
最後,筆者認為量子電腦的發展標誌着計算技術的一次重大飛躍。它的運算能力,讓我們看到了量子計算在未來的巨大潛力。隨着量子力學與人工智能的結合愈加緊密,有理由相信,未來的科技將會迎來更多的創新與突破。
量子電腦不只是計算能力的提升,更是對我們如何理解和利用信息的一次深刻變革。隨着研究的深入,量子計算的應用將會更加廣泛,未來或許會出現我們當前難以想像的科技進步。隨着這些技術的成熟,將來香港的政府部門及高等院校都可能有屬於自己的量子AI電腦,這種超級工具應該得到適當地運用及保護,以免落入不法分子的手。