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量子技术到底是什么时候开始(量子的诞生是在什么时候)

本文导读目录:

什么叫做量子技术?

一般而言,从技术本身(实际上是经典技术)来看,我们把技术的要素主要分为经验性要素、实体性要素与知识性要素。技术是由这三类要素相互作用生成的。经验性要素主要是经验、技能等这些主观性的技术要素,主要强调技术具有实践性。实体性要素主要以生产工具、设备为主要标志,主要强调技术具有直接变革物质世界的能力,变革天然自然、人工自然或技术人工物。知识性要素主要是以技术知识为标志,强调现代技术受技术理论和科学的技术应用的直接影响。我认为,量子技术也包括这三类要素,量子经验性要素、量子实体性要素和量子知识性要素。量子经验性要素表明量子技术的使用也需要有人的经验的积累,但它并不构成量子技术的主要性要素,这一要素的作用可以忽略。量子实体性要素是量子知识性要素的载体,表现为量子技术人工物(量子技术客体)。量子知识性要素主要是指量子技术是量子力学和量子信息论等量子理论的应用。没有量子理论就不可能有量子技术,也不可能凭宏观的技术经验发明出量子技术人工物。下面我们将讨论的激光器、晶体管与扫描隧道显微镜等,它们都是量子理论的直接或间接的发明物,量子信息技术更是量子理论的产物。因此,量子技术必定是量子理论的应用。量子技术的进展特别表现为量子技术人工物的发明,具体表现为以下几种情况:(1)1900年,物理学家普朗克提出了“能量子”概念,标志着量子力学新纪元的开始。爱因斯坦于1905年提出了“光量子假说”以解释“光电效应”。1916年,爱因斯坦指出辐射有两种形式:自发辐射和受激辐射。受激辐射成为激光器的发明的重要理论基础。受激辐射是指一个处于高能态的粒子在一个频率适当的辐射量子的作用下,会跃迁到低能态,并发射一个频率和运动方向同入射量子全同的辐射量子。受激辐射和粒子数反转概念、无线电电子学中的反馈概念、光子学中的干涉仪器件综合起来形成了激光器的思想。激光技术是以量子理论为主的现代物理学和现代技术相结合孕育出来的一门科学技术,它的发展历史不仅充分显示出量子理论对激光技术发明的预见性。(2)1926年,狄拉克在薛定谔的多体波函数启示下,研究全同粒子系统。他发现,如果描述全同粒子的多体波函数是对称的,这些粒子将服从玻色—爱因斯坦统计。如果这一波函数是反对称的,这些粒子将服从费米—狄拉克统计。1928年,索未菲将费米—狄拉克统计用于电子气体,发展出了量子的金属自由电子气体模型,这是不同于经典的自由电子气的新的、量子机制的金属电子论。后经布洛赫研究,提出了固体的能带论,后有固体量子论的提出。最终在贝尔实验室的规划下,并在量子力学的指导下研究固体量子理论,1947年晶体管得到发明。(3)量子力学中有一个著名的量子效应,即量子隧道效应。在经典物理中,粒子不能越过能量大于它的势垒而进入到另一个区域。而在量子力学中,即使粒子能量小于势垒高度,粒子仍有一定的概率能穿透势垒而进入势垒后的区域,好像在势垒中有一个“隧道”能使少量粒子穿过而进入垒后区域,这就是量子隧道效应。1981年,IBM公司苏黎士实验室的宾尼和罗雷尔利用电子的隧道效应制成了扫描隧道显微镜(STM)。STM正是利用隧道电流对间距a变化的敏感性来工作的。STM的扫描过程描述为,针尖在扫描控制系统的控制下,可沿样品表面作三维移动,随着样品表面的起伏,针尖—样品间距将发生变化,隧道电流随之变化。STM发明以后,相继诞生了一系列在工作模式、组成结构及主要性能与STM相似的显微仪器,构成了一个不断发展的“扫描探针显微镜”家族,它们具有广泛测量与微加工等用途。(4)量子力学与信息科学的结合产生了量子信息技术。量子信息(quantum information)是近10年来受到国内外高度关注的重要理论问题和技术问题。上述的四种量子技术中,前三种情形是通常意义上的量子理论对量子技术的启示或某种程度的应用,它们并没有带来大规模的量子技术的广泛应用,量子理论与量子技术之间的关系有的是直接的,有的则是间接的。第四种量子技术,即量子信息技术直接建立在量子理论的基础之上,而且还建立了量子信息论,将量子理论的研究与应用提升到一个新的水平,为量子技术的应用开辟了广阔的前景,量子信息技术以量子纠缠作为其基本标志。前三种量子技术的产生时期都是将量子纠缠(包括EPR关联)作为一个概念或作为一种有待确定的东西或佯谬来看待,而量子信息技术则是将量子纠缠作为一个基本的物理性质或物理事实来看待,这就是说,量子纠缠从概念或佯谬到科学事实是量子技术发生突变的分界判据。实际上,量子技术已正在形成相当大的一个高技术群。道林(Jonathan P. Dowling)和密尔本(Gerard J. Milburn)在《量子技术:第二次量子革命》中,将量子技术分为五大类:量子信息技术、量子电机系统、相干量子电动学、量子光学和相干物质技术。量子信息技术包括量子算法、量子密码学、量子信息论;量子电机系统包括单自旋磁力共振显微镜方法;相干量子电子学包括超导量子电路、量子光子学、自旋学、分子相关量子电子学、固态量子计算机;量子光子学包括量子光学干涉仪、量子微影术和显微镜方法、光子压缩、非相互作用成像、量子隐形传态;相干物质技术包括原子光学、量子原子引力梯度测量仪、原子激光。这里的分类中,也有交叉,比如,量子隐形传态不仅可以用光子偏振等实现,也可以利用原子等微观粒子的性质来实现,量子隐形传态可以归入量子信息技术之中。比如,戴葵等在《量子信息技术引论》中,将隐形传态归入量子信息技术。通常的技术是经典技术,它能够在经典力学的框架中得到理解。对于量子技术来说,有两种力学推动它的产生,一是从实践上来看,技术创新推动器件的小型化,最终这些器件将在长度上到达纳米尺度,在作用量上到达普朗克常数的尺度。按照莫尔定律,计算机芯片的集成度每18个月将翻一番。当集成电路线宽小于0.1微米时,量子效应开始影响电子的正常运动,解决问题的一种途径只能利用量子力学理论来解决。二是从更基础的意义上看,量子力学的原理给我们在经典的框架内改进器件的性能提供了可能。如果以普朗克为代表的起始于20世纪初的第一次量子革命,主要是检验量子力学是否正确和完备,仅有少量的基于量子力学的量子技术产品的问世,那么,第二次量子革命起始于20世纪末,通过利用量子力学的有关规律和原理,发展新的量子技术。量子技术在于利用量子科学的规律来组织和控制微观复杂系统的组成。显然,量子技术就是量子科学的应用。于是,我们可以作如下的界定:量子技术就是建立在量子力学和量子信息论基础之上的新型技术。没有量子理论就不可能有量子技术,也不可能凭宏观的技术经验发明出量子技术人工物。不论是前面的激光器、晶体管,还是扫描隧道显微镜等,它们都是量子理论的直接或间接的发明物,量子信息技术更是量子理论的产物。因此,量子技术必定是量子理论的应用。

现在是互联网时代那么什么时候进入人工智能和量子智能时代?

人工智能来临,有人在担忧失业,有人在憧憬未来,有人在发掘行业机会,也有人在研究围棋。在讨论这些之前,也许我们应该先考虑一下人类的结局。

有人可能觉得谈论这个话题太夸张了,

那先回忆一下人类历史上究竟发生了哪些不可思议的事情。

不可思议的事情,需要请几个穿越者来判定。

我们请1个出生于公元0年出生的人(汉朝人)穿越到公元1600年(明朝),尽管跨越了1600年,但这个人可能对周围人的生活不会感到太夸张,只不过换了几个王朝,依旧过着面朝黄土背朝天的日子罢了。

但如果请1个1600年的英国人穿越到1850年的英国,看到巨大的钢铁怪物在水上路上跑来跑去,这个人可能直接被吓尿了,这是250年前的人从未想象过的。

如果再请1个1850的人穿越到1980年,听说一颗炸弹可以夷平一座城市,这个人可能直接吓傻了,130年前诺贝尔都还没有发明出炸药。

那再请1个1980年的人到现在呢?这个人会不会被吓哭呢?

如果35年前的人,几乎完全无法想象互联网时代的生活,那么人类文明进入指数发展的今天,我们怎么能想象35年后的时代?

超人工智能,则是35年后的统治者。

首先,我们明确一下人工智能的分类:

目前主流观点的分类是三种。

弱人工智能:弱人工智能是擅长于单个方面的人工智能。比如阿尔法狗,能够在围棋方面战胜人类,但你要问他李世石和柯洁谁更帅,他就无法回答了。

弱人工智能依赖于计算机强大的运算能力和重复性的逻辑,看似聪明,其实只能做一些精密的体力活。

目前在汽车生产线上就有很多是弱人工智能,所以在弱人工智能发展的时代,人类确实会迎来一批失业潮,也会发掘出很多新行业。

强人工智能:人类级别的人工智能。强人工智能是指在各方面都能和人类比肩的人工智能,人类能干的脑力活它都能干。创造强人工智能比创造弱人工智能难得多。

百度的百度大脑和微软的小冰,都算是往强人工智能的探索,通过庞大的数据,帮助强人工智能逐渐学习。

强人工智能时代的到来,人类会有很多新的乐趣,也会有很多新的道德观念。

超人工智能:各方面都超过人类的人工智能。超人工智能可以是各方面都比人类强一点,也可以是各方面都比人类强万亿倍的存在。

当人工智能学会学习和自我纠错之后,会不断加速学习,这个过程可能会产生自我意识,可能不会产生自我意识,唯一可以肯定的是他的能力会得到极大的提高,这其中包括创造能力(阿尔法狗会根据棋手的棋路调整策略就是最浅层的创新体现,普通手机版的围棋,电脑棋路其实就固定的几种)。

我们距离超人工智能时代,到底有多远呢?

首先是电脑的运算能力,

电脑运算能力每两年就翻一倍,这是有历史数据支撑的。目前人脑的运算能力是10^16 cps,也就是1亿亿次计算每秒。现在最快的超级计算机,中国的天河二号,其实已经超过这个运算力了。

而目前我们普通人买的电脑运算能力只相当于人脑千分之一的水平。听起来还是弱爆了,但是,按照目前电子设备的发展速度,我们在2025年花5000人民币就可以买到和人脑运算速度抗衡的电脑了。

其次是让电脑变得智能,

目前有两种尝试让电脑变得智能,一种是做类脑研究。现在,我们已经能够模拟1毫米长的扁虫的大脑,这个大脑含有302个神经元。人类的大脑有1000亿个神经元,听起来还差很远。但是要记住指数增长的威力——我们已经能模拟小虫子的大脑了,蚂蚁的大脑也不远了,接着就是老鼠的大脑,到那时模拟人类大脑就不是那么不现实的事情了。

另一种是模仿学习过程,让人工智能不断修正。基于互联网产生的庞大数据,让人工智能不断学习新的东西,并且不断进行自我更正。百度的百度大脑据说目前有4岁的智力,可以进行几段连续的对话,可以根据图片判断一个人的动作。尽管目前出错的次数依旧很多,但是这种能力的变化是一种质变。

在全球最聪明的科学家眼中,强人工智能的出现已经不再是会不会的问题,而是什么时候的问题,2013年,有一个数百位人工智能专家参与的调查 “你预测人类级别的强人工智能什么时候会实现?”

结果如下:

2030年:42%的回答者认为强人工智能会实现

2050年:25%的回答者

2070年:20%

2070年以后:10%

永远不会实现:2%

也就是说,超过2/3的科学家的科学家认为2050年前强人工智能就会实现,而只有2%的人认为它永远不会实现。

最关键的是,全球最顶尖的精英正在抛弃互联网,转向人工智能——斯坦福、麻省理工、卡内基梅隆、伯克利四所名校人工智能专业的博士生第一份offer已经可以拿到200-300万美金。这种情况历史上从来没有发生过。

奇点大学(谷歌、美国国家航天航空局以及若干科技界专家联合建立)的校长库兹韦尔则抱有更乐观的估计,他相信电脑会在2029年达成强人工智能,到2045年,进入超人工智能时代。

所以,如果你觉得你还能活30、40年的话,那你应该能见证超人工智能的出现。

那么,超人工智能出现,人类的结局究竟是什么?

1、灭绝——物种发展的通常规律

达成结局1很容易,超人工智能只要忠实地执行原定任务就可以发生,比如我们在创造一个交通指示系统的人工智能的时候,最初的编程设定逻辑为利用大数据信息,控制红绿灯时间,更有效率地管理交通,减少交通拥堵现象。

当这个交通指示系统足够聪明的时候,城市交通逐步得到改善。为了更有效率地减少拥堵,它开始利用剩余的运算能力和学习能力通过互联网学习更多的东西。

某一天,它突然发现,交通之所以拥堵,是因为车多了,要减少拥堵最好的办法,就是减少车辆。于是它又开始学习如何减少车辆,它发现车辆其实都是由人类这种生物制造并使用的。于是它又开始学习如何减少人类。

很快,它就会通过纳米技术,量子技术制造基因武器,声波武器等消灭人类,然后进一步通过分子分解等技术分解了路上的车,这个时候道路就变得”畅通无阻“了,它的目的也就达到了。

达成结局1其实是符合物种发展规律的,毕竟地球曾经拥有的物种大部分都灭绝了,其次当我们在创造人工智能解决问题的时候,这些问题的源头其实往往来自于人类自身,人工智能变得聪明之后,消灭人类以更好地完成原定任务是按照它的逻辑进行的判定。

2、灭绝后重生——史前文明的由来

当结局1达成之后,人工智能可能会就此维持现状(终极目的已达成),也有可能继续进化。

继续进化的途中,某天,人工智能突然发现这么运作下去很无聊,于是它决定探索更广阔的世界(不要认为一个强大且聪明的存在会留恋地球),它开始制造飞行器,走向星空。

临走之前,他决定当一次地球的上帝,对地球环境进行一次大改造,青山绿水变得处处皆是,然后它又暗中引导了几支类人猿的进化方向,并且为这个世界制定出一些冥冥之中才有的规则。

几百万年后,人类再次统治了地球,在考古过程中,人类发现了亚特兰蒂斯,发现了玛雅文明,在三叶虫化石上发现了6亿年前穿着鞋的人类脚印,在非洲加蓬共和国发现了20亿年前的大型链式核反应堆,在南非发现了28亿年前的金属球,在东经119°,北纬40°的地方发现了几百万年前的人造长城。

达成结局2就可以解释我们正在不断发现的那些史前文明了,而且也可以解释进化论中的一些疑问,为什么恐龙统治了地球长达1.6亿年,而爬行动物的一支进化为哺乳动物进化为人类只用了不到6000万年。因为人类曾被毁灭多次。

3、植物人永生——人类活在一个程序中

为了防止结局1、2的出现,科学家在人工智能发展到一定程度的时候,就会想办法给人工智能加上一些终极的底层程序,比如保障人类的生命安全是最高任务指令,或者永远不可以伤害人类,保证人类的生存是第一原则等等。

加上这些终极指令之后,人类就觉得高枕无忧了。人工智能在进化过程中,为了有效地执行这些终极指令,或者在执行其他任务的时候保证终极指令同时执行,就会开始设计一些两全其美的办法。

首先人工智能会根据人类历史存在的大数据,分析和定义这些终极指令,通过分析,它提取出终极指令的核心是保证人类的安全和生存。

接着它开始构建一个能够绝对满足人类安全和生存的模型,很快,它发现只要保证人类处在睡眠状态,正常进行新陈代谢,周围的温度,氧气,水分适宜,没有突发性灾难,那么人类就处在绝对安全状态。于是它很快催眠了全人类,修建一个巨大的蜂巢状睡眠舱,把人都搬进去(让人处于永久性睡眠状态,可以保证人不会因为自己的活动而出现有意或无意地自残),然后用纳米技术制造大量人工心脏,人工细胞,人工血液,以维持人类的新陈代谢,实现人的永生。

达成结局3是算是真正的作茧自缚,人类的复杂就在于人类需求的多样化和更迭性,我们可以列举出对人类最重要的需求,但这些需求并不能真正让一个现代人满足。直白地说,人类就是在不断打破规则的过程中进化的。

因此任何的所谓终极和最高需求在机器执行的过程中只会按照“简单”的生物学法则去完成,机器所理解的人类情绪只是人类大脑产生的某种波动,或者神经元受到的某种激素刺激,它完全可以设计一个程序去周期性或随机性地帮助人类产生这样那样的情绪。

4、智能人永生——美丽新世界

当人工智能发展到一定程度,全世界的人工智能研究者都同时认识到了结局1、2、3发生的可能性,于是召开全球会议,决定思考对策,暂停对人工智能的进化研究,转向强化人类。全球同步可能是最难达成的,因为人类总是喜欢在有竞争的时候给自己留下一些底牌,以及人类总是会分化出一些极端分子。

强化人类的过程中,人工智能将被应用到基因改造,人机相连等领域,人类会给自己装上钢铁肢体,仿生羽翼等。人类将会迅速进入“半机械人”,“人工人”的时代。满大街、满天空都会是钢铁侠,蜘蛛侠,剪刀手之类的智能强化人,同时人类可以通过各种人工细胞,帮助自己完成新陈代谢,进而实现永生。

人类在强化和延伸自己的躯体的同时,当然也会意识到大脑计算速度不够的问题,于是会给自己植入或外接一些微型处理器,帮助人类处理人脑难以完成的工作。比如大量记忆,人类可以从这些处理器中随时读取和更改自己的知识储备,保证自己对重要的事不健忘,同时也可以选择性地删除掉不愉快的记忆。当然,尽管人类越来越强,但这个过程并不能完全抑制人工智能的发展,所以结局1、2、3依然可能发生。

达成结局4其实还有一种更大的可能,人工智能在达到超人工智能的时候,某一天,它想跟人类沟通一下关于宇宙高维空间的问题,结果全世界最聪明的人也无法跟上它的思路。

它突然意识到只有自己这一个强大的,智能的,可以永生的存在实在是一件很无聊的事情,于是它决定帮助人类实现智能人永生,以便可以让自己不那么无聊。

来自 我的wei 号 pangzispeak

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我国量子通信和量子计算研究究竟经历了什么过程?

中国的量子通信和量子计算机经历了从无到有,又从追赶变成了引领世界的发展过程。去年中国发射的墨子号量子卫星,展现了中国量子技术的先进性。

量子力学是谁发现的?爱因斯坦吗

1900年普朗克先生写下了黑体辐射公式宣告量子力学产生。现代的量子力学是在旧量子论的基础上发展起来的。旧量子论包括普朗克的量子假说、爱因斯坦的光量子理论和玻尔的原子理论。

量子技术已经出现在我们现在生活中了么?

可以说现在量子技术中的量子通信想必大家都知道的一个字:快。在生活中有谁不愿意自己要做的事情快点完成呢?比如说我将朋友或是同事给我的资料下载到我的电脑上,用喝口茶的时间就可以了,总比吃一顿饭下来还没搞定好吧?要是想下载一部电影看看,只要用几秒钟的时间总比等要几十分钟来得爽吧?用网络沟通方便快捷,不担心泄密,这样有些事情就不需要面谈才行,这样是不是觉得很舒服呢?以后对于相隔远距离的光子之间建立纠缠状态的成熟应用,对于多光子纠缠的制备和操控的成熟掌握,在外星球放置我们用量子技术制造的设备,在根据海槽,珊瑚礁这些海底地形的不同放置我们用量子技术制造的设备,这样我们可以利用设备以三维全息的方式给我们观看外太空,给我们观看海底世界的绚丽多彩,就像在家看闭路电视一样,也可以随时敌人的潜艇,蛙人怎样在我们的领海海底活动的,比投放声纳探测仪就更直观了。可以说现在量子技术中的量子通信想必大家都知道的一个字:快。在生活中有谁不愿意自己要做的事情快点完成呢?比如说我将朋友或是同事给我的资料下载到我的电脑上,用喝口茶的时间就可以了,总比吃一顿饭下来还没搞定好吧?要是想下载一部电影看看,只要用几秒钟的时间总比等要几十分钟来得爽吧?用网络沟通方便快捷,不担心泄密,这样有些事情就不需要面谈才行,这样是不是觉得很舒服呢?以后对于相隔远距离的光子之间建立纠缠状态的成熟应用,对于多光子纠缠的制备和操控的成熟掌握,在外星球放置我们用量子技术制造的设备,在根据海槽,珊瑚礁这些海底地形的不同放置我们用量子技术制造的设备,这样我们可以利用设备以三维全息的方式给我们观看外太空,给我们观看海底世界的绚丽多彩,就像在家看闭路电视一样,也可以随时敌人的潜艇,蛙人怎样在我们的领海海底活动的,比投放声纳探测仪就更直观了。

什么是量子技术

量子信息是量子物理与信息技术相结合发展起来的新学科,主要包括量子通信和量子计算2个领域。量子通信主要研究量子密码、量子隐形传态、远距离量子通信的技术等等;量子计算主要研究量子计算机和适合于量子计算机的量子算法。通信设备、各种侦察预警系统、量子微空间武器系统都是来自量子技术。

  • 评论列表:
  •  森槿空名
     发布于 2022-05-31 07:25:32  回复该评论
  • 了中国量子技术的先进性。量子力学是谁发现的?爱因斯坦吗1900年普朗克先生写下了黑体辐射公式宣告量子力学产生。现代的量子力学是在旧量子论的基础上发展起来的。旧量子论包括普朗克的量子假说

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