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本港時事

量子計算時代的來臨(上)之速度革命

撰文:梁漢榮(香港城市大學商學院計算金融學及環球商業招生主任及副課程主任) 量子計算機不再是科幻電影的玩意,市場正期待谷歌即將推出的一款超級量子計算機。資料指出,它是世界上第一台可以超越傳統電腦速度極限的量子計算機,幾秒內就可以完成龐大的計算量,破解以往需要花數千年才能解開的難題。 何謂量子計算機(Quantum Computer)?它是一種遵從量子力學規律,而進行高速運算的物理裝置。量子計算機之所以能加快運算速度,靠的是量子的兩大特性:量子疊加(Superposition) 及量子糾纏 (Entanglement)。量子計算機儲存數據的單位是量子比特 (Qubit),它不只是以傳統電腦的0或1的數位出現,而是利用疊加同時以0或1存在,較傳統電腦處能處理更多的信息。在量子疊加以外,還實現量子糾纏,也就是量子之間有相互作用,能大幅提升運算速度。 由於量子比特非常脆弱,它們的疊加狀態只能維持幾納秒,即十億份之幾秒,而只有在疊加狀態下,它們才擁有大規模運算能力,就算近乎感覺不到的細微溫度變化,都有可能讓它脫離疊加狀態。因此,量子計算機必須與外部世界完全隔絕。谷歌研發的量子計算機芯片,就是被冷凍存放在聖巴巴拉實驗室內一個低溫恒溫器的精製大桶內,溫度保持在攝氏-237.5度,接近絕對零度。 量子計算機的理論早於上世紀80年代開始出現,建基於傳統電腦的數據處理能力始終有極限,支配其速度繼續翻倍的摩爾定律快撐不下去。1995年,美國貝爾實驗室進行了第一次實驗,到現在全球企業正努力打造量子計算機,為未來商機搶先佈局。今年年初,IBM為雲計算用戶推出了量子計算機服務;谷歌2015年實現9個量子比特的高精度操縱後,預計明年會推出一款49量子比特的超級量子計算機,這將會是一個里程碑,標誌著量子時代的來臨。  有別於傳統電腦,量子計算機不會對一個問題的所有潛在解決方案進行測試,相反,它利用算法來剔除導向錯誤答案的途徑,僅留下導向正確答案的途徑,適用於解決特定的問題。簡單而言,量子計算透過採樣數據,找出解決問題的最佳方法(Optimization Methods),其革命性足以顛覆各行各業。 量子計算機的主要應用之一就是人工智能(Artificial Intelligence), 人工智能的原理是從經驗中學習,隨著反饋增加會變得越來越準確,這種反饋是基於對許多可能選項的概率計算,量子計算機能快速分析和整合龐大的數據,加快機器的學習能力及解決不同的問題。 所有資金密集型、數據密集型的企業,如果能有效運用人工智能,對數據進行分析、預測、控制、預警,這樣所產生的價值將無法計算。由此可見,量子計算科技的出現將癲覆人類未來的生活,作為本地大學,非常著重探索與創新,教學內容亦以帶領社會及科技發展為目標,以培育未來人材需要。人工智能以外,量子計算機對金融業及網絡保安也帶來的顛覆性的影響,下一篇文章將會深入探討。 [...]