构建“天网” 量子计算组建未来云计算

还记得《终结者》中的那个无所不能的“天网”么?一项报告表示：一种新型高科技技术可以与网络上流行的“云计算”紧密结合，使云计算具有更高的安全性和传输速度，同时简化基础架构，是云计算的数据中心更加高效。

这种高科技技术就是量子计算——量子计算是一种依照量子力学理论进行的新型计算，与传统的二进制计算不同，它是通过对量子进行定位，然后用量子信息位的改变来编码信息，处理速度方面远超过传统的计算机计算模式，被誉为电子计算的潜力股。

量子的重叠与牵连原理产生了巨大的计算能力，普通计算机中的2位寄存器在某一时间仅能存储4个二进制数(00、01、10、11)中的一个，而量子计算机中的2位量子位(qubit)寄存器可同时存储这四个数，因为每一个量子比特可表示两个值。如果有更多量子比特的话，计算能力就呈指数级提高。

量子计算的概念最早由IBM的科学家R. Landauer及C. Bennett于70年代提出。他们主要探讨的是计算过程中诸如自由能(free energy)、信息(informations)与可逆性(reversibility)之间的关系。

同时科学家研究报告显示，量子计算可以延长到“云”服务上——如“Google服务”将会变得更加快捷，更加的安全。弗吉尼亚州大学试验原子、分子和光学物理教授奥利维尔·普菲斯特(Olivier Pfister)称，量子算法能够成倍提高计算速度，对于数据库搜索、方式识别、解决复杂的算术问题和破解加密协议是非常有用的。通过量子来对数据进行加密，加密后数据不能被读取，更不用说破坏数据了。只有用配套的量子密码打开数据。

然而要实现量子计算面临着一些障碍，第一个控制方面的问题，你如何制造一个拥有庞大数量量子信息位的系统，对量子进行控制;第二个是对量子定位，你如何克服“脱散”，就是说量子是随时变化的我们应该怎么对它进行定位，来制作量子中继器和量子内存。

第一个障碍很明显：量子系统是微小的。这个难题是获得原子级的精细水平的控制，对数千个原子进行控制。脱散是一个更讨厌的问题。哥伦比亚大学理论物理、物理和天文学太平洋研究所所长菲利普·斯坦普说，在我们学会如果控制脱散之前，世界上所有的算法都不会用到量子计算机。

通过量子加密，用户可以将信息中每个量子比特进行加密，然后发送到远程数据中心，由于传送的信息中有大量经过加密的信息，会出现无数种随机步骤，在完成繁重计算同时，保证云计算的完全安全。

瑞士在2007年的时候已经证实了长距离量子密码的可行性，并且在自己的网络中投入使用。最近科克大学的研究人员发现出可以在光纤中发送量子信息，通过宽带传输到全世界各地的家庭中。但是最重要的问题仍然是量子计算机的建立。大多数情况下量子计算机只存在在有限的实验室中，感觉离我们的世界很遥远。

加拿大量子计算公司D-Wave 在2011年五月时正式发布了全球第一款量子计算机“D-Wave One”，虽然它只能处理一些经过优化后的特定任务，在通用任务方面还远不是传统硅处理器的对手，但是量子电脑的梦想距离我们又近了一大步。

IBM研究部门的科学家近日称，他们在量子计算方面取得了重大进展，如今，工程师们已可以开始研制完全实用的量子计算机了。这项技术突破允许科学家在初步计算中减少数据错误率，同时在量子位(qubits)中保持量子机械属性的完整性。

位于美国纽约州约克城高地(Yorktown Heights)的IBM TJ沃森研究中心的物理信息主管Mark Ketchen称，量子计算机的创建意味着数据处理能力将比目前的常规处理器提高许多倍。例如，目前最好的多核处理器能够加密或解密150位密码。但是，如果你想解密一个1000位密码的话，就需要全世界的计算资源来做这个事情。然而从理论上说，在一台量子计算机上解决这个问题只需几个小时。

随着技术的发展，量子计算机研制成功，将会进一步的简化基础设施的架构，使基础设施的成本更低，数据中心更加迅捷，为云计算的发展提供动力。还记得《终结者》中的天网么，也许未来有一天全球数据中心在量子计算的推动下会达到那样的高度。