Deep Dive
Shownotes Transcript
1994年,美国数学家彼得·肖尔开发了现在以他名字命名的算法。在此过程中,他引发了一场至今仍在进行的军备竞赛。肖尔算法只有一个应用,那就是网络恐怖主义。肖尔算法是一种量子算法。你需要一台特定规模的量子计算机,一台利用量子态(如叠加和纠缠)而不是经典比特来运行该算法的机器。
但是,如果你能够建造一台能够运行肖尔算法的量子计算机,它就能做到在任何有用的规模上经典计算机都无法做到的事情。理论上,它可以破解RSA。
RSA。RSA是用于保护数字数据的最古老、最广泛使用的方法之一。它是我们所有互联网数字生活赖以建立的基础。当你发送私人银行转账、私人照片或信息时,这些东西将不再安全。是的,RSA在密钥(公钥和私钥)中非常常见。所以这很重要,就像如果你......
如果你是一名开发者,你使用SSH,你使用GitHub,任何这些东西,你的身份通常都会被验证到Git服务器。任何类似的数字身份认证层通常都是RSA密钥,公钥和私钥。它是在70年代开发的。正如你所说,它是我们保护许多数字生活的方式,例如私人账户、消息传递和网上银行。它是现代数字隐私的基石。它不是唯一的一个,但它是一个重要的。
关键在于,无论传统计算机多么强大,破解RSA的数学运算实际上都太难了。但是,能够运行肖尔算法的量子计算机,理论上可以破解RSA和类似的加密方法,从而使所有这些数字秘密(我们几十年来试图保密的资料)......
都将面临风险。常规计算便宜,广泛可用,你可以在个人笔记本电脑上运行许多程序,你可以在超级计算机上运行许多大型程序。相比之下,量子计算机极其昂贵。
因此,量子计算机唯一值得替代其经典对应物的地方,就是我们所说的量子优势。当量子计算机能够产生在经典计算中看不到的计算优势时。当肖尔公布他的算法时,即使它需要当时还不存在(现在仍然不存在)的计算机,它也引发了这场争夺。
我们今天依靠这种加密来保护几十年后仍然需要的秘密。因此,第一个到达那里的人将拥有巨大的权力。我喜欢把它描述成量子计算机胜过世界上最大的超级计算机的地方。那一天到来时......
就是量子优势实现的那一天,它将开启一个全新的社会时代,一个全新的社会时代。——去年在DEF CON上,我们遇到了琼·埃图德·阿罗。她是量子伦理项目(Quantum Ethics Project)的创始人兼首席执行官,也是Wamanium量子解决方案启动平台(Wamanium Quantum Solutions Launchpad)的研究员。她在DEF CON上在一个桌子上向包括我在内的初学者教授量子计算。2025年是国际量子年,庆祝量子力学发现一百周年。
为了纪念这一时刻,我和琼坐下来谈论量子计算机、它的潜力、它带来的伦理挑战以及它如何改变社会的权力动态。
我们的谈话非常有趣。它有点令人费解,并让我们对如何确保这项技术惠及所有人有了很多见解。是的,我记得我们在DEF CON上和她谈话时的情景。我和她进行了很好的关于机器学习的谈话,以及它如何提高调整量子计算算法的能力。酷。不,这很有趣。我认为大家会喜欢这个。我们在Hacked上与乔纳·图德罗的谈话。
所以
当我们第一次在DEF CON上见面时,你坐在量子计算村的一个桌旁。你周围聚集着一些人,你的面前有一个牌子。我想确保我们把这个说对。桌上的小牌子上写着什么?是的,我只是临时做的。上面写着:“问我关于量子的问题”。我只是贴上了一些DEF CON的贴纸。他们有各种各样的贴纸,所以我试图贴上一些贴纸,让它看起来像是自己动手做的,拼凑的感觉。
他们都喜欢那里的贴纸。好的。“问我关于量子的问题”。我来问你关于量子的问题。喜欢它。
对于任何不知道的人来说,什么是量子计算,它与我们现在正在谈论的经典计算机有什么不同?是的,量子计算的最初想法是在80年代后期由理查德·费曼提出的。最简单的区别在于用于进行计算的硬件。我们现在正在谈论的设备,笔记本电脑、计算机、手机,所有这些设备,它们的基本技术部件是晶体管。
它可以被认为只是一个开关。是或否,1或0。这些晶体管共同赋予我们存储、操作和发送二进制数据的能力。许多人知道,这就是我们在数字空间中所做一切的基础。照片、短信、音频文件在其最基本的层面上都是一堆处于是或否位置的晶体管。量子计算机用可以......
不仅仅是1或0的东西来代替晶体管。在我们深入探讨之前,我们将深入探讨一下,你的重点是量子计算的伦理问题,是什么让你进入这个领域的?是的,我最初从事的是量子机器学习,所以......
当我谈论伦理时,我是在许多方面参考人工智能伦理领域,人们在那里思考人工智能或机器学习对人类或社会的影响。当我还是研究生的时候,我在加拿大滑铁卢大学的量子计算研究所,并且......
我看到了关于ChatGPT对社会的影响(好的方面和坏的方面)的所有这些引人入胜的讨论。然后我转过身来,我主要工作的量子领域的人们正在谈论增强这些技术,增强人工智能,用量子增强机器学习。但我们并没有讨论这对于社会也意味着什么。
这就是量子伦理项目的想法诞生的原因,是为了试图理解这些可能的社会影响。
我们之前对此进行了一些讨论,许多这些影响似乎都存在于所谓的量子优势的另一边。从实际角度来看,这意味着什么,为什么它是该领域的一个重要里程碑?是的,常规计算便宜,广泛可用。你可以在个人笔记本电脑上运行许多程序,你可以在超级计算机上运行许多大型程序。相比之下,量子计算机极其昂贵。
因此,量子计算机唯一值得替代其经典对应物的地方,就是我们所说的量子优势。当量子计算机能够产生在经典计算中看不到的计算优势时。我喜欢把它描述成量子计算机胜过世界上最大的超级计算机的地方。那一天到来时......
就是量子优势实现的那一天,它将开启一个全新的社会时代,一个全新的社会时代。——当你提到一个全新的时代时,哦,这有五个问题。当你提到一个全新的时代时,你指的是什么?——是的,想想在计算出现之前的社会是什么样的。
数字计算机的发明,阿兰·图灵,人们在《模仿游戏》中看到的,二战,破解密码。但不久之后,计算机就被用来计算诸如导弹轨迹之类的东西,这些计算在第一次世界大战中就已经完成。
完全模拟的,就像使用数据表一样,人们进行手工计算来尝试计算这些东西。所以试着想象一下在计算机时代之前的社会是什么样的。有很多事情你必须手工去做。有很多事情根本无法做到。
因为时间太长了,因为太复杂了。当计算机出现时,它们基本上提供了一种廉价的方法来解决我们无法用笔和纸解决的问题。把量子计算机想象成阶梯上的下一步。今天存在一些问题,即使是世界上最大的超级计算机也无法解决。
如果我们对其中一些问题有量子计算机,它将带来一整套以前无法触及的问题。因此,我试图(我试图给人们一种感觉,说明这对于人类、对于社会来说有多么重要)。如果我们能够解决一些问题,例如药物发现或更好的优化路线,我们每天都依赖于优化。
如果我们能做得更好,那将产生巨大的影响。药物发现非常引人入胜。我很好奇要谈论的一个问题,它是有道理的,我们在节目中有一种安全倾向,称之为解决问题可能是不直观的。在我看来,这是这些东西,这可以规避某些类型的加密。这是......
我脑子里想的是,这理论上可以破坏我们现在使用的许多现代加密技术,这是准确的吗?是的。好吧,这就是世界各国政府投资量子技术的原因。我提到最初的想法是在80年代后期。理查德·费曼,你知道,80年代后期,他认为量子计算机可能适合模拟自然界中的事物。
但直到1995年或1994年,彼得·肖尔才发表了这个肖尔算法,这是很多人听到的第一个算法。也许人们可能熟悉这个。肖尔算法只有一个应用,那就是网络恐怖主义。它破解了RSA加密。
这是我们所有互联网数字生活赖以建立的基础。当你发送私人银行转账、私人照片或信息时,这些东西将不再安全。甚至在主要的政府秘密层面,
也可能被拦截、解密,对手可以找到它们。这就是为什么世界各国政府都在投资这项技术,不是因为他们一定看到了对社会的益处(尽管我相信他们确实看到了),而是主要因为他们认为这是一场军备竞赛。第一个获得这种新武器(新的能够破解RSA的肖尔量子计算机)的政府将比世界上其他任何国家都更有优势。
是的,你告诉我一些关于“捕获和存储”的事情,这个想法是,世界上存在大量极其有价值的信息。所有这些信息目前都被加密了。
这很好,直到我们得到一台能够从内部提取这些信息的肖尔量子计算机。所以这是一个非常糟糕的里程碑,我想,对于一种在视野中观察的方法来说。是的,绝对的。关于这一点有两点很重要,人们需要记住。第一,“捕获和存储”意味着我们今天并没有使用量子计算机来破解加密。那没有发生。
我们需要比我们目前能够建造的更大的计算机。但另一方面是,是的,你完全正确。肖尔一说到有一天可能能够破解RSA,对手就将其视为一种长期的黑客策略,只是在它们仍然使用RSA加密时捕获这些东西,我们现在知道RSA是脆弱的,然后保存它。
许多这些信息将过时,但有些信息仍然包含相关的军事秘密、关键基础设施。这些东西30年都不会移动。
所以“捕获和存储”是押注于,他们今天抓取的信息中至少有一部分在启动肖尔量子计算机时仍然有价值。这是一个完全不合理的问题,没有人会期望回答,但我们开始了。你认为我们离肖尔量子计算机还有多远?这是我应该等待新闻警报的事情,还是几十年后的事情?我......
我会说几十年,但我必须说,任何声称知道它何时会发生的人都在向你推销东西,而这不是我在这里要做的。关键数字,告诉你我们大致距离多远的数字是这些计算机拥有的比特数。我们称它们为量子比特或量子位。
今天,我们最多只能建造几百个比特的设备。目前还不清楚这些几百比特的设备的性能如何,它们太新了。
并且要记住,你需要达到肖尔算法所需的比特数,这个上限不断被降低。人们正在找到更巧妙的方法,这些方法需要的比特更少。我看到的估计从几十万到几百万不等,我见过的最大的是十亿或几十亿个量子比特。
所以就在那里,记住设备越来越大,上限越来越低,当它们在中间相遇时,你就会收到那个新闻警报。但我认为目前还很遥远。试着理解肖尔量子计算机所代表的难度。
每一个量子比特,它们都是用不同的架构构建的,但我喜欢坚持使用一个,因为我认为人们最容易在脑海中想象它,那就是一个量子比特就是一个原子。只是一个你正在用它来代替我们之前谈到的晶体管的单个原子。所以你已经换掉了晶体管,用一个原子代替了它。现在我告诉你,你需要至少10万个这样的原子,全部排列在一个桌子上。
能够以10的负6次方左右的精度进行控制,控制意味着你用激光照射它们,因此激光的强度、时间和频率都必须为一个量子比特进行精确调整,你正在用这种精度对10万个这样的原子进行激光表演,
持续数小时的计算时间。如果出现问题,如果你用稍微热一点的激光照射原子,或者时间稍微长一点,这些错误就会开始潜入并累积。现在你可以理解我们所说的建造这么大的计算机是什么意思了。这就是工程挑战。我即将揭示我技术知识的极低上限。
但为了让我理解,我们有指向这些原子的激光表演。传统的计算机,它是一个晶体管。它是0或1。我应该如何理解这些量子比特内部发生的事情与传统晶体管的0或1、开或关状态不同?是的。这很难让人们理解。
我向我的学生展示的图片,我建议你记住,想象一下晶体管,单个比特的状态空间。它可以是0,也可以是1。想象一下它们是两个点,一个在另一个上面。这就是晶体管。你把一堆晶体管放在一起,这就是所有可能的这些经典状态的上下位置的组合。这是一个比特串。
量子比特是你仍然有0和1的地方。你仍然可以访问这些经典状态。但是现在想象一下一个地球仪,其中0是北极,1是南极。但你可以在量子比特星球上的任何地方去。这些都是单个量子比特的所有可能状态。一旦你从一个量子比特开始,你甚至无法在三维空间中想象它。你需要更多。
但这被称为布洛赫球。这是我们试图表示量子比特状态空间的主要方法。我试图告诉学生的是,想象一下量子比特星球。想象一下这个球体是一个实际的宇宙中的星球。而这个星球在地表不同的地方有不同类型的矿产资源。
这两种类型的物质资源被称为叠加和相位。我不会真的,我们可以深入探讨这两者意味着什么,但想象一下它们就像,你知道,两种不同的矿石,而表面的每个点都有这两种矿石的不同比例。这些资源是你提供给量子计算机的,我们相信它们是量子计算机特殊性的部分图景。
因为你不能只用你的南北极来访问这些。只有当你拥有整个地球仪时,你才能访问这些关键的量子资源。这些资源似乎有助于更快地解决计算问题。
我们之前谈到过这个,我开始谈论这个铺垫性的问题。你之前谈到过RSA。我们谈到了肖尔量子计算机以及它还有多远。另一方面,我很想知道当这种优势出现时,RSA就会变得脆弱,对吧?
因此,感觉上我们现在在计算机上做的几乎所有事情,所有这些信息都理论上变得脆弱了。我说的对吗?我们是否正在使用基于传统计算机的其他类型的加密,这些加密不太容易受到这种攻击?还是说一旦这扇门打开,追溯起来一切都是可见的?不,所以还有希望。这就是后量子密码学领域。
该领域有很多比我更了解这个主题的人。现在许多密码学研究的决定性挑战是如何提出一种超越RSA的密码协议,这种协议对于经典计算机和量子计算机的所有已知技巧仍然是安全的?
并且要记住,这里的挑战是我们甚至无法证明RSA不能被经典计算机破解。
这不是一个存在的证明。这只是,如果你能破解它,会有很多回报。几十年来它一直是标准,没有人破解它。所以我们相信它是不可破解的,但我们不确定。所以每次我听到几个关于这个的不同故事,现在已经好几次了,有人认为他们找到了一个好的后量子密码方案,他们已经对它进行了所有的研究,但最终的测试是......
把它发布出来,在它后面放一些有价值的东西,然后让整个黑客社区攻击它,看看他们是否能够破解它。并且已经出现过令人尴尬的......已经出现过令人尴尬的事情。我没有具体的......这可能是在2022年。但在2022年,我参加了一个关于量子政策的会议,我听说最新的候选方案只用了几天时间就被破解了。
有趣。所以它比RSA不那么安全,RSA直到现在都被证明是几乎不可破解的。正确。具有优势的量子计算机将是,我将低估它,极其有价值。是的。并且一段时间内,可能极其稀有。因此,我认为它将由一个非常强大的参与者首先控制。深入探讨伦理问题,我猜在最高级别,我......
这种情况下会产生哪些伦理问题?是的。让我们明确一点。我们刚才谈到了肖尔算法,它需要所有这些成千上万的量子比特。量子优势,你需要的量子比特数量取决于应用。
因式分解恰好需要一台非常大的计算机,但你可能能够在未来几年内使用人们今天正在建造的设备在化学或金融领域实现优势。这是我专门研究的领域,我们称之为近期的量子优势。
不需要那么多工程,我们称之为容错,肖尔算法需要容错。所以在容错之前,在所有这些之前,我们未来几年能实现什么?我们能实现优势吗?这正是我作为研究生时研究的重点。
你提到了这个关于关键的、有限的量子资源的观点。世界上可能只有一家公司拥有能够提供优势的设备。而这正是让我第一次......
来自我领域的例子。我专门研究一种量子算法,它使用机器学习来确定在量子计算机上运行正确的计算之前要运行的计算。这是一种来回的过程。有一个经典优化器告诉量子计算机尝试不同的电路。量子计算机尝试它,评估性能,然后发送回来。你有一个优化循环。
这种变分量子算法方法最流行的两个主要候选版本,其应用要么在化学、药物发现,要么在通用优化方面。为了便于思考实验,我们不妨说金融。我的担忧是......
如果我要为社会命名我的头号最佳应用,这就是我所说的最符合伦理的。当我谈论伦理时,我的意思是,我们如何确保这项技术对社会最有利?我的组织“量子伦理项目”的标语是,我们的使命是试图确保量子技术惠及所有人,不损害任何人。
崇高的目标,但这就是使命宣言。因此,如果我要命名我的头号惠及所有人的应用,那就是加速我们发现新药的速度。我们有可能发现治愈方法,你知道,新的药物来取代现有的药物,这些药物可能副作用更少,或者有可能发现能够治愈我们现在无法治愈的疾病的药物。
我认为这是一个无可争辩的非常好的用例。在优化方面,许多人对这样一个事实感兴趣,即在金融市场中,人们已经在使用量子工具箱中的工具,例如蒙特卡罗方法。这只是预测非常复杂的未知数的一种算法。
非常复杂的系统。他们一直都在金融领域使用这些东西。希望是,如果量子计算机出现了,它们可能在预测投资组合中哪些投资更好方面会更好。现在让这两个在自由市场上相互竞争,你有一家公司控制着量子资源,他们的目标,任何公司的合法......
受托责任是为你的股东最大化投资回报。你已经花了数十年时间建造了这个极其昂贵的设备。你需要开始盈利。
所以你有一定的时间可以将这台计算机放在云端。每天除了维护、重新调整和任何需要保持设备运行的东西之外,还有一定的时间。所以假设你有8个小时可以卖给任何想要使用你的设备的人,谁会赢得竞标?对冲基金行业还是其他人?
我认为对冲基金行业的规模约为2万亿美元。所以我想,你知道,我的担忧是,你知道,我环顾四周,看到我所有的同事,所有这些才华横溢的人,他们有那么多想为人类奉献的东西。基本问题是,你知道,就是这样吗?这就是我们所有的创造力、时间、汗水、泪水、实践考试......
所有的一切都将用于为杰夫·贝索斯或其他一些人,一些亿万富翁建造他们最新的最喜欢的印钞机。好吧,这很有趣,因为印钞机正在相互竞争。一家公司,显然制药公司也在相互竞争。当然。但如果他们都偶然发现了解决旧问题的新的药物,这对我们所有人来说都是有利的。
这没什么不好。如果两家公司同时找到解决方案,我不会生气。完全正确。如果一个对冲基金赚的钱比另一个对冲基金多,我并没有真正得到任何好处。我想如果我以一种非常抽象的方式投资其中,我想是的。但你明白我的意思吗?绝对的。一个对我们所有人都有利。好吧,你描述的是,这是我最担心的事情之一,作为一名担心这些事情的人,那就是量子计算机......
它们可能是社会导致财富不平等的下一个最大贡献者。它已经......
我认为许多人非常沮丧的问题,生活成本,我这一代人无法买房,诸如此类的事情。我们已经与这些科技亿万富翁对抗,他们已经利用机器学习和数字时代的各种最精巧的工具,以牺牲社会其他许多人的利益为代价,极大地丰富了自己。
所以当我们想到这个新的镀金时代时,它在许多方面是由20年前的技术推动的,互联网,数字计算,使之越来越普及,当量子技术进入这个领域的那一天,
人们可能会忘记它们是为了帮助人们而开发的。很酷。我以前只是对人工智能充当财富不平等的汽油式加速剂感到非常害怕。现在我又有了另一件让我焦虑的事情。这么多事情。但正是这一部分......
让我一开始就参与了这一切,因为量子机器学习的论述是,好吧,我们如何使ChatGPT在它现在所做的事情上更有效?我们如何使这些算法更快、更高效地将所有人的钱重新分配到大约六个人手中?是1月份,乔丹。新年新气象。新年伊始,我们迎来了反思和规划未来的新机遇。
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如果你不得不稍微延长一下模拟时间,它就会变得更加丰富。从那里它会走向何方?是的。我不认为自己是一个未来学家。我认为,即使我试图展望一两年后的未来,我的视野也很模糊。但我认为一些非常有趣的事情有可能发生。因为让我们回到 ARPANET。
当互联网被创建为一种让研究人员更有效地相互沟通的方式时。构建 ARPANET 的人无法预测
Instagram 造成的形体焦虑,青少年的心理健康是这些工具造成的原因。我们正在考虑一个图表,随着时间的推移,与我们所知事物的差距越来越大,但与尚不存在的技术的交叉点也越来越多。
量子计算并不是当前正在发生的革命中唯一的量子。它也是量子传感技术,人们希望将其用于许多不同的应用。量子互联网也是一种存在的东西。我认为
既令人兴奋又令人恐惧,这取决于你的看法,那就是这些技术将如何以奇怪的方式开始融合?你会怎么说量子计算机不是设备中唯一的组件,而是一个具有量子传感器、量子网络、量子计算机以及我现在甚至无法命名的东西的设备?这些东西会做什么?我完全不知道。
但我认为,每当我思考这个领域时,让我感到非常乐观的是,例如,花一秒钟时间回想一下,你知道,你会看到这些来自 20 世纪 50 年代的照片,照片中的人们在飞机上吸烟。这对我们现在来说似乎很荒谬。
我们弄清楚了吸烟的坏处,我们作为一个社会对其进行了监管,我们决定某些事情是不可能的。我们可以选择如何与这种物质或技术互动。
我认为我们甚至还没有达到经典计算和网络技术的水平。我们现在才开始讨论这些技术如何结合在一起导致青少年在心理健康方面挣扎或破坏公民话语。而我们还没有解决这些问题。量子计算中令人充满希望的部分是
它只是我们之前见过的技术的最新版本。
当 ARPANET 出现时,我们没有可以用来推断一些潜在陷阱的石器时代互联网。但我们现在拥有现代时代的所有经验教训来指导我们开发量子技术。因此,这台神秘的机器,它拥有所有这些相互交叉的组件,是完全不可预测的,我们仍然可以选择这台未来机器将如何使用。
因为我们今天有能力决定我们想要如何与这些类型的技术相关联,我们想要如何以某种责任感来开发它们。一种不仅对我们自己和邻居,而且对我们的孩子和后代负责的责任,这些技术应该成为全人类的光明。它们不必成为不平等的引擎。我们讨论了一些潜在的应用。
讨论一下,让我们用这台新式计算机来印钞票吧。让我们开发一些新药,这听起来很棒。人们还应该考虑哪些其他大型的广泛类别具有应用价值?
好吧,我们组织一直在研究的一个非常有趣的事情,从表面上看,这是一种非常合乎道德的量子应用,那就是量子技术试图帮助应对气候变化或气温上升。
而且,这里有很多工作要做。我将讨论我们专门研究的两个或几个具体的应用。所以我想到了三个。一个是尝试使用量子计算机来寻找构建电动汽车电池的方法,这些电池要么充电更快,要么储存更多能量,或者两者兼而有之。
如果你想考虑电动汽车面临的挑战,我的意思是,其中之一是汽油动力汽车,你可以在 5 分钟内加满油。停在加油站,加满油 5 分钟,然后开车。
您还可以拥有非常宽的驾驶半径,我知道人们正在尽最大努力扩大该半径。这是一个非常有趣的工程问题。因此,电池是您的驾驶半径有多好以及您是否必须在充电站停留数小时的核心,这对于许多没有进行长途旅行并且需要上班的人来说通常是不可行的。所以......
这是一个,使用量子技术来寻找新的电池。下一个是,我们拥有这些有趣的早期技术,例如碳捕获,它实际上不起作用。
它捕获碳的速度远不足以证明所有炒作的合理性。但是,如果您能找到碳捕获过程中更好的催化剂,它可以比
好消息是,我们甚至不需要从产生碳的燃气设备切换。我们可以尽可能快地将其排出。我们还远远没有达到这个水平。有些人认为量子计算机可以用来为这些过程寻找更好的催化剂。我遇到的问题是,我对基本上所有我研究过的气候危机的算法解决方案的看法都是,
它们都需要,我们之前提到了 Shor,一台 Shor 可用的量子计算机,使其发挥作用的秘诀
被称为容错。它是一个试图消除这些错误的系统,这些错误是由于,哦,你击中了它太多,你的激光在那里有点太热了,它在那里持续时间太长了,它们会开始漂移。容错是一种在这些漂移发生时纠正这些漂移的方法,这样您仍然可以进行这些大型计算。我们讨论了容错距离有多远。
30 年,也许吧。我不知道。一旦你把某件事设定为 30 年,核聚变已经 60 年来一直是 30 年后的事情了。它似乎并没有更近,即使我们听说过已经达到某些里程碑。
所以如果你在这里告诉我,我认为这是一个非常有趣的伦理例子,因为它听起来像是将量子技术用于气候将是一件好事。但是你在这里试图告诉我,我们应该将资金投入到用于气候的量子计算中,而这种解决方案在气候危机今天就迫在眉睫的情况下,甚至在 30 年后都不会出现?
所以,这只是一个讨论。并且有一些人一直在研究新的解决方案。所以这并不是故事的结尾。我非常有兴趣看看是否可以产生
更近期的解决方案。如果您能在未来一两年内给我带来近期优势,这与让我拿出例如我本可以花在太阳能、风能和储能上的 100 万美元来捕获几十年内不会产生任何有价值的东西的一堆原子是完全不同的对话。所以这些只是一些例子。我的意思是,你用了“炒作”这个词。
而且我通常不认为炒作是
在这项技术中,它具有比我通常认为的更多的伦理维度。通常,炒作是将投资者的钱从他们的口袋里分离出来的好方法。这是让新闻周期持续下去的好方法。这是获得头条新闻的好方法。但是在这里,存在机会成本。对抗错误的炒作在量子计算的伦理项目中占据多大比例?这实际上是我的专业领域。我不认为自己是气候量子方面的专家。
我做量子算法,但我擅长的领域是量子技术到底被夸大了多少?量子机器学习被夸大了多少?你尝试量化炒作的方法是通过基准测试。我的组织实际上刚刚启动了一个针对我之前提到的用于药物发现和金融的变分算法的基准测试项目。
我们正在与 Unitary Fund(一个非营利组织)合作开展这个开源项目,任何人都可以参与其中。他们已经建立了一个基准测试社区。
我们正在努力给出答案。诀窍是提出普通人可以理解的基准。当我提到普通人时,我的意思是受过合理教育的人。但他们不是量子专家。挑战在于,量子领域的许多基准都需要量子专业知识才能理解。
所以有人给你一个像量子体积、门保真度、T1 和 T2 时间这样的数字,这对潜在的量子设备用户来说毫无意义。它只是说,我只想要一个线性系统,一组线性方程来求解。你能做得有多好?
你能解决多大的系统?这就是我们的基准测试项目的内容。这是一个重点。它之所以成为一个重点,而且我实际上已经为此撰写了专栏文章,是因为我之前提到的所有这些量子技术的良好用途
如果我们今天将技术的性能承诺得过高,而实际性能却很低,那么这些用途将会被大大延迟。
在我看来,这就是到目前为止一直在发生的事情。这里有一个历史先例。当人工智能这个术语被创造出来时,那是 20 世纪 50 年代。这并不是一个会议,而是一些当时最伟大思想的聚集。我认为冯·诺依曼也在那里。
就像一些创立信息论并在这个领域工作的人一样,他们在 20 世纪 50 年代在他们的 DARPA 拨款中提出的目标是,他们将要构建一个与人脑相媲美的人工通用智能。他们是在真空管计算机的基础上做出这个承诺的,而这正是他们当时所拥有的全部。他们从 DARPA 和其他地方获得了大量资金。
但他们没有兑现承诺。然后人工智能在几十年里变成了笑话科学。它经历了我们所说的“人工智能寒冬”,所有资金都被撤回。我们今天知道,人工智能是一个完全有效的推动领域,但他们的承诺过高,而成果却很少。
人工智能实际上经历了几个这样的周期。他们在 80 年代又经历了一次兴趣复苏。他们承诺过高,交付不足,然后失去了所有这些兴趣。
所有这些资金,而且最重要的是,他们失去了信誉。修复这些问题需要几十年时间,如果今天有风险投资家正在投资量子技术,如果我们继续走这条承诺过高、交付不足,而且最重要的是没有向这些非专家展示他们可以理解的基准的道路,我们将达到一个他们只是决定我们正在,正如你所说,将人们与他们的钱分开的地步。
这并不是我认为正在发生的事情。我只是认为我们面临着一个挑战,量子技术听起来如此困难,如此先进,以至于我认为我领域的人甚至不认为普通人可以理解的基准是可能的或合理的尝试目标。
我认为这是非常危险的。我认为我们应该坚持更高的科学传播标准,并找到方法让我们的立法者、投资者和父母都能理解。我希望我的奶奶能够用她能理解的方式来理解量子计算机的运行情况。我认为在那个层面上解释事情是完全可能的。
但我认为有些人现在才开始弄清楚如何去做。我们正在努力在 QEP 领导这项工作。我相信这是一个巨大的项目,但是这个技术的基准的奶奶识字水平是什么样的呢?这与我们刚才谈到的 Shor 的数字相同。有多少量子比特?但它不是你能在算法上构建多少量子比特。而是你能......你解决了你的问题。
问题有多大?我们可以用量子比特来量化它。给你一个例子,线性系统求解刚刚出现。我的一个学生完成了该项目第一阶段的基准测试。如果你想解一个线性方程组,你需要超过 100 个量子比特。少于 100 个量子比特,我认为你保证不会有任何对优势社区感兴趣的东西。
所以我们从文献中知道,第一名,就像那里最好的实现一样,10 个量子比特。目前,这是最好的,10 个。我们试图自己做,但我们做得比这更差。或者我的学生做得比这更差。原因是这些东西需要对超参数进行大量的优化。但不用深入讨论很多技术细节,这个数字,
10 比 100,是我希望人们能够记住的数字。让我们明确一点,解决方案质量也是一个重要因素。就像你说你解决了问题一样,你解决得有多好?我,这是,
非常含糊其辞,所以不要引用我的话,但我对线性系统求解领域所需内容的感性感觉是大约 10 的负 6 次方,就你的解决方案与他们想要的解决方案的差距而言。所以你需要你的算法输出的数字作为线性系统的解决方案,与真实值相比,小数点右边只有 6 位。我们只尝试了小数点右边 3 位,仍然......
没有做到,是的,我们做得并不好。在现实的噪声下,我们根本做得很不好。而且这种糟糕的质量,你知道,人们首先可能会想,我们是不是只是糟糕的研究人员?而且,你知道,我的学生是本科生。我没有博士学位。我不会自称是世界上最伟大的研究人员。但我们交付了,我们按照原样实现了这些算法。
就像,这就是算法应该如何完成的。我们没有在这方面做任何高级工作。我们没有让一个博士生团队花几个月的时间来做这件事。我们只是让一个学生来实现它,看看他们能做到多好。我认为这些快速而粗略的估计是有价值的。
我觉得有了这些基准,我们可以去找立法者或投资者。投资者通常会想到一个具体的应用程序。所有这些都在争取的关键指标是,这些低级硬件规格(如量子体积、门保真度和 T1 和 T2 时间)并不重要。我甚至没有定义这些。我们不需要讨论这些。
重要的是规模。你能扩展用户想要运行的算法到多高?然后告诉他们他们的算法距离需要达到的规模还有多远。这就是我们的基准。我们希望它能够帮助澄清并避免量子寒冬的问题,如果我们能够作为一个社区走到一起,并诚实地对待这些东西的性能好坏。
10 比 100。这是更有用、更切实可行的方法之一。因为这是十分之一。你已经完成了十分之一。你已经完成了十分之一。你想投资一些东西吗?这很有趣。我的同事们用一些非常有道理的观点批评了这个基准。100 的上限会越来越高。
十分之一的值不是客观推导出来的东西。它是一种流动的、模糊的感觉。在数学意义上,它并不严格,但我确实认为它有助于提供一些关于我们在这个特定时刻所处位置的直觉。它将来会改变。我真的很想看看,比如,绘制它如何变化的图表。
量子计算的能力与我们用经典方法模拟量子计算机的能力相比如何?这是真正定义我领域的一场竞赛。给你一个例子,有一个有趣的小故事
大公司以很大的方式感到尴尬。2019 年,谷歌声称他们已经为一台拥有 53 个量子比特的设备实现了优势。他们的说法是,他们用三分钟计算出了一些东西,按照他们的估计,超级计算机需要 10,000 年才能完成。
在几个月内,人们发现他们对 10,000 年的估计是一个非常愚蠢的估计。他们并没有尽力降低这个数字。人们找到了一个月内完成的方法。去年,IBM 做出了类似的主张。他们有一台 127 位的机器。所以这对每个人来说都是一个重要的衡量标准。127 个量子比特是......
去年的创纪录论文,他们声称,看,他们没有声称优势,他们声称效用,这略有不同,嗯,我甚至不确定它是否有一些严格的区别,但他们实际上是在声称优势,就社区而言,这就是社区看待其结果的方式,而且需要......你知道你想猜猜需要多长时间才能经典地模拟他们所做的吗?告诉我。一周
或几周,大约几周。当然。这是推销。关键是,当这些公司做出这些声明时,他们并没有......如果让我来领导一个团队,我会让我的团队在量子算法方面与一个试图模拟他们所做的一切的内部对抗团队竞争。酷。让这两个团队竞争。对。
他们没有这样做,因为似乎张量网络社区,那些从事经典模拟的人,能够非常快速地复制他们正在做的一切。
所以这就是使这个数字更高,10 比 100。当人们为特定应用程序模拟更大的系统时,100 的阈值会更高。科学严谨的需求与想要能够做出重大轰动性公告的营利性公司的需求完全相悖。
好吧,那些引人注目的公告不仅仅是昙花一现。我相信这些公司在公告发布后不久就获得了很好的融资,它们的股价肯定也飙升了。但是,在投资者开始觉得你之前所说的那样——他们只是被骗走了钱——之前,他们还能做多少次这样的事情而不产生任何有价值的计算呢?你是负责量子咨询的。
你与公司合作,帮助他们辨别炒作和现实,以及这里真正发生的事情。当这些公司找上门来时,你看到的一些最大的误解是什么?如果他们在某件事上错了,他们很可能在这件事上也错了,这是他们最常说的一句话吗?
是的,我认为存在这种感觉,而我认为最好的表达方式是,当你遇到我的时候,量子村庄主要有三个区域:我的区域、演讲区域和公司区域。如果你去公司区域,你会对量子在短期内能够做什么有一个非常非常美好的印象。他们在推销产品。
我认为我的组织提供的价值在于,我们提供了关于量子的无炒作的专家视角,帮助你理清所有的推销术语。我从很多人那里得到的最大误解是,量子机器学习是魔法,它可以做各种各样的事情。
这正是我的组织在量子机器学习中进行基准测试工作如此有价值的原因。因为我们试图帮助人们理解:你看,你是一家公司,你可能有一条有价值的途径来整合量子技术。我们想帮助你找到适合你公司需求的途径。但你很可能会白白浪费一大笔钱,最终一无所获。
因为很难理解这些材料,也很难区分推销和真相。
这就是为什么QEP如此重视炒作,因为我们真的试图确保公司能够准确地理解量子技术对他们是否有任何价值。如果有的话,那是因为我们不仅有伦理学家,而且我的组织中的大多数人都是经过量子训练的专业人士。
所以我们可以帮助人们准确地了解量子技术如何才能对他们的业务有意义。我认为很多人在网络安全方面做得很好,但量子技术远不止网络安全。这就是我们希望提供最大价值的地方。也许我在这里总结一下。你之前用过一个词组,谈到对社会最有利。嗯哼。
我认为现在没有任何迹象表明这种情况会停止。我认为我们可能不会再经历另一个寒冬,但现在感觉有很多关注。我们如何确保这项技术在未来得到负责任地开发和使用,以服务于这个目标?对社会最有利。是的。
我认为这场讨论将在许多不同的层面展开。首先,我认为是如何发展我们的劳动力。我曾是QSense(一个位于博尔德、科罗拉多大学博尔德分校的量子中心)劳动力发展前副主任。我专门从事这个领域的工作。我认为现在,
我来自一个非常偏远、低收入的背景。而像我这样的人,我们通常不会看到技术革命带来的好处,即使这些技术对某些人有用,它们通常对我们没有用。因此,确保我们的劳动力发展侧重于那些
更偏远,但仍然有很多收获的社区将至关重要。我以前管理过量子研究交流项目,该项目试图为社区大学的学生提供参与量子实习和职业发展的机会。作为一名社区大学的学生,我认为这非常有价值。这是第一个层面。我认为我们需要一个更
我认为我们需要以不同的方式进行劳动力发展。以前,我们主要关注自上而下的模式,先从常春藤盟校开始,然后逐渐向下渗透。然后是第二点,当我们与个体研究人员或研究生、博士后进行交流时,在个人层面帮助人们理解我的工作如何与伦理讨论联系起来?
这是我们所做的事情。我们与位于亚利桑那州图森的量子网络中心合作,与三个不同的博士生合作,他们都在某种程度上参与了量子互联网堆栈的工作。
我们制定了研究提案,将伦理问题融入他们已经深入参与的工作中。这里的想法是,伦理以及这些......实际上,伦理这个词我已经不怎么用了。负责任的创新才是我们这里核心思想,每个开发这项技术的人都应该把自己看作奥本海默。
他们应该把自己看作是在从事21世纪的曼哈顿计划,并承担着同样巨大的责任,以确保他们释放的技术不会像我们在二战中看到的那样。最后,在政策层面,我认为......
我们讨论了20世纪50年代对吸烟的监管。我知道人们正在试图就我们应该如何监管科技进行讨论,我想,我们一些年纪较大的参议员正在阻碍这一进程。
今天。但我认为,试图与制定这些法律的人合作,思考如何确保,例如,政府即将批准其对量子法案的五年期续签,该法案是美国五年前对量子技术进行的数十亿美元投资。它即将在
未来五年内续签。这将成为许多中心(例如我之前合作过的量子网络中心)的生命线,许多在这个领域工作的公司也依赖于联邦资金。我认为我们关于那些让未来公司(可能拥有一台量子计算机,基本上试图尽可能多地赚钱)的公司所进行的讨论,
我认为那些已经缴纳税款资助这些进步的人应该看到好处。我们应该有一些要求,即用于公共资金的技术应该用于公共利益。琼,我在DEF CON的那张桌旁坐了两分钟就注意到了这一点。你是一位关于所有这些问题的优秀教育家。所以我非常感谢你坐下来,让我理解这些事情。
是的,我很乐意。我喜欢有机会与大家聊天,因为我认为量子技术在非常势利的象牙塔的顶端停留的时间太长了。我遇到的一些同行说,我从事量子技术是因为它是世界上最难的事情,除了我没有人能理解它。我认为量子技术,从定义上来说,应该为每个人服务。它应该为小人物服务。所以......
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