首页

快乐的春节假期转眼就结束了不知道大家假期有没有看过最近很火的电影《流浪地球2》如果你去看的话，你会对电影中展示的各种科技设备印象深刻，从宏伟的太空电梯到可以控制全球数万个行星发动机的量子计算机550W

其中量子计算机550系列的场景和电影中的主角一样多，几乎所有关键的地方和情节都出现过在电影中，它被称为流浪地球计划成功实施的关键

如果你看完了片尾的彩蛋，你还会发现，代号为550W的量子计算机可能是整个《流浪地球》系列电影中最大的反派从人类逃亡计划的基石到幕后最大的反派，量子计算机真的有电影中描述的那么强大吗量子计算机在现实中发展到什么程度了

量子计算机到底是什么。

什么是量子计算机简单来说，量子计算机是基于量子逻辑的通用计算设备，与传统计算机有本质区别目前传统计算机基本遵循二进制，状态只有0和1，而量子计算机则不同简而言之，它有三种状态:0，1和2

稍微了解一下计算机发展史的朋友，这个时候可能就开始吐槽了0，1，2不是三进制计算机吗需要注意的是，三元0，1，2只是表达其三位一体的一种计算方法，并不是一种状态

或者会更好理解，在二进制中，0是关，1是开，只有开和关两种状态在量子计算机系统中，0是关的，1是开的，2是不确定的在量子力学中，2的状态一般称为叠加态，2不代表某个态，而是n个态的叠加

所以在量子计算机运行过程中，2的存在使得量子计算机可以同时处于N个状态举个例子，假设有一台四位的传统计算机，这台计算机每秒只能得到一个状态，即0000或0101，那么得到所有状态需要16秒

这时候我们也有了一台四个量子位的量子计算机，可以同时计算0000到1111的所有排列组合，也就是说量子计算机只需要一秒钟就可以输出16种状态，相当于16台传统计算机同时运行的效率。

16次，好像不多吧那么如果位数增加到5呢答案是32次6位呢64次伴随着比特数的增加，量子计算机与传统计算机的性能差距呈指数级增长懂一点数学的朋友应该都知道其中的恐怖，所以量子计算机的实际速度可以达到传统计算机赶不上的高度

而且量子计算机还有一个神奇的特性——量子纠缠态，可以让两个相距无限远的量子瞬间同步，不受时间和空间的限制简单来说，如果有两个纠缠的量子，一个在中国，一个在月球，中国的人会把手中的量子转过来，打开激光照射月球在激光到达月球之前，月球上的量子就已经同步转过来了

量子纠缠态超越了时空，这使得它成为科幻作品中时间旅行等概念的可行猜想之一在量子计算机中，科学家可以利用这一特性，让量子计算机同时进行多组不同的运算，最终通过观察使其坍缩到最可能的结果，也就是正确答案

可以说，在量子计算机面前，人类目前使用的加密系统毫无用处理论上，拥有强大量子计算机的人可以随意进出各国的在线金融系统，随意修改账户中的金额当然，这是最无聊的应用如果现实中能做出550W，我们甚至可以在原子层面模拟整个世界

我们离莫斯还有多远。

在《流浪地球2》中，莫斯是搭载在最新量子计算机550W上的人工智能，550W的功率在电影中有很多表现比如，我们可以同时控制全球数万台行星发动机，我们可以不遗余力地建造和维护行星发动机，甚至可以模拟数字生命，将其寿命延长至70年

量子计算机的性能取决于其内置的量子比特数，具体的性能指标是IBM提出的特殊单位量子体积电影中550W的量子体积是8192，IBM news披露的最强量子计算机的量子体积是128，相差64倍

不过编剧好像在这里摆了个小乌龙事实上，我们有一台超过8000个量子体积的量子计算机理论上，在一台离子阱量子计算机中，只需要13个量子比特就可以得到一台同样量子体积的计算机

有研究相关领域的网友表示，要实现影片中550W的计算能力，需要8000多个完美逻辑量子位，那么我们现在拥有的最高量子计算机是什么呢433量子位，IBM做的，离影片中的550W还有20多倍的差距

而且伴随着量子比特数量的增加，研发难度也会飙升要达到同样的550W W的计算能力，我们还有很长的路要走，而计算能力只是做出550W的第一步，要想重现现实中的莫斯，目前还没有希望

为什么不知道大家还记不记得电影里的一座桥太空电梯的无人机控制系统失控最终的解决方案是将550C连接到控制中心的主计算机上，直接生成新的操作系统来覆盖旧的系统

在剧情桥发生的时候，量子计算机还是一种战略设备，只在极少数极其重要的项目中使用，所以无人控制中心实际上使用的是传统计算机在没有额外操作的情况下，550C独立完成了两个计算机系统之间的编译和转码，还在极短的时间内自行编译了一个新的系统底层

而且550系列量子计算机几乎可以用在所有需要计算能力的场景中，这意味着550系列量子计算机是一台通用量子计算机在真正的量子计算机研发中，通用量子计算机仍然像空中楼阁一样存在，只是遥不可及

我们现在的量子计算机本身有很大的局限性，只有在特殊的运算中才能发挥出远超传统计算机性能的作用，比如并行运算等场景而且，如果想让量子计算机以预定的形式运行，需要技术人员提前设置好

简单来说，我们现在的量子计算机是一种专门的设备，只有在特定的领域才能正常运行如果让它在非特定领域工作，其性能甚至不如传统计算机可以说，量子计算机研发的终极梦想是建造一台通用的量子计算机，一切需要计算机的东西都将得到前所未有的强化

在一些研究者的想象中，一台成熟的通用量子计算机可以在原子层面模拟一个人甚至一个星球，利用量子特性计算这个人的未来，这就是科幻作品中的预测未来这听起来可能是异想天开，但在量子力学中并非不可能，在电影中也有表达，如《数字生命图景》和《终结之蛋》，莫斯在其中预测了几十年后将发生的木星危机

我们和电影中量子计算机的距离，可以借用一个网友的比喻:大概相当于钻木取火和i9处理器的区别除非出现新的科学大爆炸，否则我们这一代人是不可能看到的

不过，或许没必要悲观在目前各国量子计算机的计划中，2023—2025年左右将有数千比特的量子计算机投放市场伴随着量子计算机的普及，计算中心等基础设施将获得可观的性能提升，随之而来的变化可能会彻底颠覆我们的社会