當(dāng)云計算和大數(shù)據(jù)遇見量子科學(xué)
不久前在杭州召開的云棲大會上，阿里云和中科院共同宣布了將攜手推進(jìn)量子計算與量子通信在云計算和數(shù)據(jù)處理方面的研究。由于量子科學(xué)概念比較深奧，加之此消息也沒有立竿見影的商業(yè)效果，所以相比大會上的其他消息，并沒有引起媒體很大的興趣。但事實上，將量子科學(xué)引入云計算和數(shù)據(jù)處理，將會是計算領(lǐng)域內(nèi)里程碑式的一頁。
量子科學(xué)的通俗基本原理
對于大學(xué)以后的物理學(xué)了解不多的人，可能會覺得量子科學(xué)很難理解，因為在量子科學(xué)領(lǐng)域，許多理論都只適用于微觀尺度，并且與我們?nèi)粘Ｉ畹慕?jīng)驗相違背。比如，在量子尺度下，物質(zhì)在同一時刻都處于多種狀態(tài)的疊加態(tài)中，其具體的位置和速度都不確定，這種性質(zhì)在量子計算中極為重要，是量子比特技術(shù)的核心。
而除量子計算之外的另一項技術(shù)量子通信，也是目前阿里云和中科院的研究項目，其原理是基于基本粒子一種叫做量子糾纏的性質(zhì)，即當(dāng)兩個基本粒子形成量子糾纏之后，無論它們之間距離多遠(yuǎn)，一個粒子改變狀態(tài)，另一個也會同時發(fā)生相應(yīng)的改變。
當(dāng)云計算和大數(shù)據(jù)遇見量子科學(xué)
目前，我們所有的計算機(jī)體系都是基于馮諾依曼式的組織結(jié)構(gòu)，其運(yùn)行速度的增長已經(jīng)明顯放緩，對于大規(guī)模數(shù)據(jù)的分析計算效率也很難再提高。量子計算的提出，則是旨在專門為復(fù)雜問題的求解設(shè)計一種全新的計算機(jī)體系，即所謂的量子計算機(jī)。
量子計算的神奇之處在于，它可以做到真正的并行計算與存儲。例如，一個一位的經(jīng)典存儲器可以存儲兩個數(shù)字0或者1，但在某一時刻這個數(shù)字要么是0 要么是1;而對于量子比特存儲器來說，在同一時刻，它可以同時存儲0和1，其存儲和運(yùn)行能力都成指數(shù)上升，一個250量子比特的存儲器可以存儲的數(shù)字比我們已知宇宙所有的原子數(shù)還多。
基于量子計算的機(jī)器，由于體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，將采用全新的算法，使得大規(guī)模數(shù)據(jù)的計算與存儲不再成為難題，如果真能取得較大的突破，將為云計算和大數(shù)據(jù)處理乃至整個計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域帶來一場變革，技術(shù)上的難度不言而喻，資金上所需要的投入也是天量的，這也是中科院會和阿里云共同研發(fā)的原因。
