中國量子電腦原型機「九章」面世 比Google量子電腦快100億倍(有片)

國情動向 09:18 2020/12/07

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中科院指九章的計算能力比Google的量子電腦快100億倍

在中共總書記習近平指示下,針對量子技術的研究不斷取得突破。由中國科學院研製的量子電腦原型機「九章」今日(4日)宣布面世,其處理特定程序的速度,比Google去年發布的53 qubit量子電腦原型機快上100億倍。官方指九章確立了中國在量子電腦研究領域的領先地位,意義上真正涉足「量子霸權」。

中央電視台報道,九章由中科院院士、中國科學技術大學教授潘建偉團隊,與中科院上海微系統所、國家並行計算機工程技術研究中心等合作,通過在量子光源、量子干涉、單光子探測器等領域自主創新,成功構建76個光子100個模式的高斯玻色取樣原型機。量子電腦在理論上具有超快的並行計算能力,可望通過特定算法,在具有重大社會和經濟價值的問題方面,如密碼破譯大數據優化材料設計藥物分析等,相比傳統電腦實現指數級別的加速。

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報道又指,潘建偉團隊一直在光量子信息處理方面處於領先水平,2017年構建了世界首台超越早期經電腦(ENIAC)的量子電腦原型機,至去年進一步研製了確定性偏振、高純度、高全同性和高效率的國際最高性能單光子源,實現了20光子輸入60模式干涉線路的玻色取樣。

九章的設計圖

潘表示:「我們將把它初步用於量子化學的一些研究,圖論裡面的一些組合數學方面的一些研究,甚至也可以用於一些機器學習的研究,所以它就可以把有些傳統上認為是比較困難的問題,用我們的計算機(電腦)就可以來做一些有效的有益的探索。」他同時指出,九章還只是「單項冠軍」,但其超強算力在機器學習、量子化學等領域具有潛在應用價值,將是後續發展的重要方向。

學術界肯定「九章」成就

國際學術期刊《科學》讚揚九章是一項重大成果(a major achievement)。麻省理工學院教授、美國青年科學家總統獎得主Dirk R. Englund指,他認為九章是一個了不起的成就,是開發這些中型量子電腦的一個里程碑。奧地利科學院院長Anton Zeilinger則指,本次的成果很重要,證明了基於光子的量子電腦也可能實現量子計算優越性。他相信有朝一日量子電腦會被廣泛使用,甚至每個人都可以使用。

瑞典皇家理工學院教授Val Zwiller亦表示,中國的專家克服了重大的技術挑戰,從而產生、操縱和探測非常大尺度的光量子態。物理學作家Emily Conover指,九章的局限是它只能執行單一類型任務,暫時仍無法做到53 qubit那樣可以編程。另外九章要達到理論上的運算能力,要有足夠的芯片。

量子電腦的優勢

量子電腦使用量子邏輯進行通用計算,不同於傳統的電子電腦,量子計算用來存儲數據的對象是量子位元,它使用量子演算法來進行數據操作。中國科學技術大學教授陸朝陽進一步解釋:

量子計算機(電腦)它是利用量子力學的原理,量子力學它可以允許一個物體同時處於多種狀態,那麼比如說0和1同時存在,它可以做一個原理上叫做並行計算,就是很多個任務可以一起完成,因此它就有了這樣一種超越經典計算機(電腦)的計算能力......正是因為具有超快的並行計算能力,量子計算可望通過特定算法實現指數級別的加速。

至於所謂的「量子霸權」(Quantum Supremacy),則是長期以來被用於描述量子電腦發展的關鍵節點,指量子電腦能解決傳統電腦無法解決的複雜難題,也就是展現量子優越性。2019年Google內部報吿稱,其研發的量子電腦成功在200時間內,完成傳統電腦需1萬年時間處理的問題,聲稱是全球首次實現 「量子霸權」。

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責任編輯:陳建錫

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