【臉書粉專收錄】2021 第一季

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感謝讀者來信的建議:『將散落於臉書未收錄於網誌的新聞點評以長文整理』,我認同許多人會偏好以資訊密度較高形式閱讀(或者根本沒去追蹤我的臉書粉絲團),這也確實是更可以長久保存資料的方法,故立刻實施.此類型的紀錄除了按照時間順序歸納外、我還會將其分門別類成不同篇章方便讀者查找.內容方面會是複製貼上粉專內容,還是會加上一些回顧點評和展望(以不同的字體顯示方便大家閱讀),依照慣例歡迎大家分享、轉發、留言、拍手讚賞(甚至捐款).

量子計算

「邏輯量子位元的實驗進展」

歐洲的離子井聖地Innsbruck 成功用10顆Ca離子做到兩個邏輯量子位元間的量子糾纏,有趣的點是這篇實驗是用「理應」偏好超導體系統的糾錯方法Surface code.我們一般常說的量子位元是物理位元(physical qubit),不過自然界的準二能階系統會面臨各種錯誤和有限的coherence time.所以唯有透過巧妙的冗余才能讓物理位元組合成邏輯位元活的長長久久.去年馬里蘭用13顆離子和Shor bancon code 做出了第一顆邏輯量子位元,今年Innsbruck 就做出了兩個邏輯量子位元的互動,整個領域的發展真是迅速啊!

這類型的科學進展是讓人振奮沒錯,不過要牢記短期而言我們活在NISQ時代,邏輯量子位元和可糾錯量子計算都是純粹學術研究,有了幾個/幾十個邏輯量子位元和能夠執行邏輯量子邏輯閘真的很讓人肅然起敬、毋庸置疑的偉大,但在「量子霸權」之後,量子計算如何在解決實際問題上比古典電腦快的「量子優勢」才是面對限制的重點投入方向,或許2025年之前有可以看到1000物理量子位元,不過直到人類2035年挑戰1000邏輯量子位元之前,所有企業和政府所期待的商轉目標不會是教科書等級的Shor 和Grover 演算法.

「歐洲離子井新創進展」

由奧地利Innsbruck學閥Rainer Blatt 創辦的離子井新創AQT 成功於日前公佈其進展:成功用24顆Ca 離子做出了99% two qubit gate 的成果,還附加了大量自動化與微型化實驗系統的細節.這個實驗能力和Chris 的 IonQ 採用的Yb171 離子接近,看來速度雖然稍慢於馬里蘭,但是能力確實在伯仲之間.補充:Ca40 離子與Yb171 相比是比較舊、相對成熟的科技樹,所用的雷射波長較長比較好操作、不過量子位元是optical qubit(而不是hyberfine state)對長期發展可能會有隱憂

AQT 最棒的事情是可以直接跟他們買儀器,從真空系統、RF 共振腔、電源供應器ATQ 通通有賣,這點真的比ionQ 和Honeywell 只開放透過雲端使用系統好太多了,當然我也還沒確認AQT曾經發貨過,所以可能也就是網站展示頁LOL

「重大消息:IonQ 或許即將上市」

受到Google VC、亞馬遜、空中巴士、洛克希德馬丁、三星等科技巨擘投資的離子井量子計算新創IonQ 將尋求併購DMY SPAC 上市:合併成功之後將成為估值20億美元的企業、並成為第一家純量子電腦上市的案例,我們可能在見證新時代偉大企業的誕生🤩

🤩註:DMY SPAC 開盤漲了超過10%

美國的量子計算技術或許和歐洲是伯仲之間,不過金錢是世界的語言,這點華爾街和矽谷說話的聲音就大很多了,美國私部門大企業撒錢和新創募資的能力都是讓人歎為觀止、超過歐洲太多(原本歐洲可能在政府投入總額上贏過北美,不過在川普任內瘋狂投資量子計算後也難說了)

「Google 量子霸權實驗或許根本未超越古典電腦的極限」

三月量子計算領域出現了很有趣的論文,兩位中國理論物理教授利用了Tensor Network ,找到了可以快速計算量子霸權實驗結果的方法,遠比Goggle 自己需要的需要超級電腦跑上萬年還快的多、也遠比IBM建議的五天還要快,他們居然只需要簡單的幾十張GPU跑五天就夠了!!!Google 看來是被正面打臉了,自己建構沒什麼實際用處的里程碑挑戰現在居然連里程碑都不是,實在尷尬(笑

量子計算的優勢不是個絕對值,而是與古典計算機賽跑的相對值,所以在量子霸權的標竿出現之後很有可能會被針對、深入研究後超越,之前HHL algorithm (量子機器學習演算法)則是啟發了古典演算法後只剩下多項是加速,所以「量子霸權」這種里程碑還是參考就好,量子優勢實際解決問題之後再高歌也不遲

「量子電腦肥皂劇:微軟的Majorana 粒子之夢」

微軟一直以來在量子計算硬體方面選擇了與眾不同的道路,既不是超導體也不是離子井科技樹,而是還根本不存在的拓墣絕緣體.如果微軟團隊可以製造出Majorana粒子、並且確實做到各種量子邏輯閘,彎道超車現存科技不是不可能,不過至今看似只聞樓梯響.2018年微軟量子計算實驗團隊曾經發表一篇論文說明自己偵測到了Majorana粒子的跡象,結果在3年後的論文被撤回,依照Nature 的說法是原始版本有「技術性錯誤」.不過Wired 訪談相關人員顯示當初微軟量子計算團隊隱匿了部分數據,當初的「完整資料」其實能顯示Majorana粒子「不存在」,當然微軟團隊回應當初會如此處理資料是出於美學理由.不論這是學術欺詐或是疏忽,我們現在可以肯定微軟過去在硬體上的努力基本上沒有突破.我個人也相信沒有理論上我們無法製備Majorana粒子或是無法控制他,不過如果那個目標還有30年以上遙遠、那要求企業機構注資確實不是好辦法.(論文主要貢獻者Kouwenhoven 2016年就開始幫微軟工作了)

從2018年開始我的離子井量子計算實驗PhD的生涯後,我雖然對於整個產業的樂觀程度一直有所下降(因為認識愈來愈深),不過整體而言仍舊是持有正面的展望,不過2021年微軟從拓墣絕緣體撤退在我來看是「丞相起風了」的不詳預兆,企業不可能無限注資看似會成功卻持續沒有產出的尖端科技,同時以VC(創投)來說2016年到2025年很有可能就是量子熱潮,私部門的耐心上限或許就是十年.隨著微軟和拓墣絕緣體開始降速、接下來可能就是光學系統和spin 系統面臨挑戰(看看澳洲spin和加拿大光學團隊吧),最成熟的離子井和超導體量子計算也得在2025年之前端出「量子優勢」,要不然我個人估計量子冬天就要來了(其實內行人和比較有概念的科學記者都已經開始叨念大家提高警覺了…)

新加坡生活

「新加坡防疫追蹤資料的隱私議題」

新加坡目前在進入公共場所時必須透過掃描Trace Together QR code 或是出示Trace Together Token來透過追蹤人流、處理疫情,滲透率78%目前世界最高,剩下的人則是透過掃描ID card 來進出公共場所(沒有詳細地址資料).不過原本保證「不會被用於防疫以外任何目的之藍芽資料」,在上週修改了使用者條款後變成「新加坡警方可以因為公共利益和刑事案件而使用」.即使對於這件事情會發生不感到意外,但對於一有高度隱私爭議的議題,這個時間軸也未免進展太快了,實在是讓我驚訝(呵呵This is Singapore 🙂

在經過半年的發展後,原本出示ID這個「能夠不掃描QR code或是不用出示Trace Together Token」 的方法被取消了,要不洩露隱私進出公共場所已經不可能,新加坡還研議要在之後解封之後把人民分成有打疫苗和沒打疫苗的兩種類別,透過Trace together app 或 token 來讓所有公共場所和聚會知道參與者的疫苗施打狀況

加密貨幣

「關於隱私貨幣之王門羅幣和量子計算」

XMR 之前有社群募資去聘請物理學家和資訊科學家分析現行的架構弱點,最近我在講完和區塊勢Podcast 後有回頭去研究,發現正式報告已經出來了,我也附上XMR Podcst讓大家用聽的理解 ,畢竟不是每個人都想看30頁的正式報告.當然我這邊和大家稍微濃縮:基於量子計算可以有破解橢圓加密,只要有公開地址(也就是公鑰)貼在網路上都會導致私鑰被計算(也就是和BTC 一樣錢直接被偷光光),一種保障資產安全的對策是把錢包分成收款錢包案冷錢包,收款錢包只要收到錢就立刻轉到冷錢包,冷錢包只負責花錢、公鑰永遠不會出現在網路上(只有一次性地址會被記錄),在這個意義上XMR 比其他加密貨幣安全.不過還有其他問題,門羅的隱私目前依賴環形簽名隱匿真正的金流來源,量子計算可以藉由上述提到的方式破解大量私鑰來無效化環狀簽名,如果環形簽名的交易中除了真實交易者其他10把都被破解私鑰,那XMR 的隱私就會被降階到BTC的水準.最大的挑戰是在於量子計算可以「憑空印出XMR」,因為門羅隱私交易的特徵,是透過同態加密和防彈協議來驗證交易的合理性,由於這個過程是基於discrete logarithm 演算法,也會被量子計算破解,使得門羅幣的隱私交易會合法的「允許收到一元花兩元、與負值交易」,導致憑空印鈔的慘況,最這印鈔部分的本篇資安報告有提出升級辦法,但是前兩者需要根本的後量子計算密碼學升級.

其實門羅可以透過應分岔升級避免量子計算「憑空印出XMR」,喪失本質上的隱私性來獲得避免被憑空印鈔的可能;不過即使如此非對稱加密體系必須被系統升級仍然是逃不了的

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