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中国量子计算原型机“九章”问世,问鼎全球最快!
2020-12-06           作者: 综合

央广网北京12月5日消息(记者王利)据中央广播电视总台中国之声《新闻纵横》报道,科幻作家刘慈欣的小说《镜子》中有一台超弦计算机,这台计算机拥有几乎无限运算和存储能力。科幻故事有一天会成真吗?也许量子计算机能给出答案。

最近,中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与合作者成功构建了76个光子的量子计算原型机“九章”。根据现有理论,在经典数学算法“高斯玻色取样”任务中,“九章”一分钟完成的任务,超级计算机需要一亿年。

量子计算机的速度有多快?曾有人打过一个比方,如果现在传统计算机的速度是自行车,那么量子计算机的速度就好比飞机。陆朝阳介绍,由于量子计算机在原理上具有超快的并行计算能力,因此量子计算机的速度可以轻松“秒杀”传统经典计算机。“量子计算机是利用量子力学的原理,量子力学可以允许一个物体同时处于多种状态,比如0和1同时存在,它可以做并行计算,就是很多个任务可以一起完成,因此它就有了超越经典计算机的计算能力。”

目前我们常用的经典计算机,在提取某个需要解决的问题时,需要把所有可能性列举并验证一遍,才能“找到”正确的信息,而量子计算机则可望通过特定算法实现指数级别的加速。

当前,研制量子计算机已成为世界科技前沿的最大挑战之一。经过二十多年研究攻关,潘建伟团队成功构建了76个光子100个模式的高斯玻色取样量子计算原型机“九章”。陆朝阳介绍:“它采取了由76个光子输出,然后在100×100的目前世界上最大尺度的干涉仪里进行干涉,干涉的过程其实也是我们完成计算的过程。”

据了解,量子计算研究的第一个阶段性目标,就是实现“量子优越性”,即作为新生事物的量子计算机,一旦在某个问题上的计算能力超过了最强的传统计算机,就证明了量子计算机的优越性,跨过了未来多方面超越传统计算机的门槛。潘建伟表示:“我们在高斯玻色的采样实验中构建了一个量子计算的原型机,可以比目前最快的超算能够快10的14次方倍,相当于这里算一分钟的东西,用‘富岳号’算要算一亿年才能算完,这就叫做量子优越性。”

潘建伟说,“九章号”量子计算原型机确立了我国在国际量子计算研究中的第一方阵地位,为未来实现规模化量子模拟机奠定了技术基础。“‘九章号’展示了量子计算的强大算力,我们计划把它初步用于量子化学的一些研究、图论里面一些组合数学方面的研究,甚至也可以用于一些机器学习的研究,我们可以用它做一些有效的、有益的探索。”

对于“九章”的突破,《科学》杂志审稿人评价,这是“一个最先进的实验”“一个重大成就”。多位国际知名专家也给予高度评价。德国马普所所长、沃尔夫奖得主伊格纳西奥·西拉克说:“总体来说,这是量子科技领域的一个重大突破,朝着研制相比经典计算机具有量子优势的量子设备迈出了一大步。我相信这项成果背后付出了巨大的技术努力。潘教授的团队在世界上是独一无二的,他们产生了包括这个实验在内的很多重大成果。”

据介绍,之所以取名“九章”,是为了纪念中国古代著名数学专著《九章算术》。潘建伟说,目前,“九章”还处于量子计算机的发展第一阶段,“量子优越性”实验并非一蹴而就的工作,在“九章”量子原型机的基础上,研究团队将通过一系列技术攻关,力争尽早研制出通用量子计算机。“希望通过15年到20年的努力,能够研制出通用的量子计算机,这样它就可以解决很多非常广泛的问题,比如密码分析、气象预报、药物设计,然后来探索物理学、化学、生物学里面的一些复杂问题。”潘建伟说。


 

责任编辑: 蔚 蓝 文章来源:
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