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200秒PK6亿年:我国量子计算获得重大突破

酷玩强哥 20-12-07 关注

所谓量子计算,即是指基于量子力学的思想进行计算,区别于基于经典物理的经典计算机。

比如对于现代计算机而言,通过控制晶体管电压的高低电平,从而决定一个数据到底是“1”还是“0”,采用“1”或“0”的二进制数据模式,俗称经典比特,其在工作时将所有数据排列为一个比特序列,对其进行串行处理。而量子计算机使用的是量子比特,量子计算机能秒杀传统计算机得益于两个独特的量子效应:量子叠加和量子纠缠。量子叠加能够让一个量子比特同时具备0和1的两种状态,量子纠缠能让一个量子比特与空间上独立的其他量子比特共享自身状态,创造出一种超级叠加,实现量子并行计算,其计算能力可随着量子比特位数的增加呈指数增长。


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理论上,拥有50个量子比特的量子计算机性能就能超过目前世界上最先进的超级计算机。比如去年9月,美国谷歌公司推出53个量子比特的计算机“悬铃木”,对一个数学算法的计算只需200秒,而当时世界最快的超级计算机“顶峰”需2天,实现了“量子优越性”。


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而日前据人日报道,中国科学技术大学宣布该校潘建伟等人成功构建76个光子的量子计算原型机“九章”,求解数学算法高斯玻色取样只需200秒,而目前世界最快的超级计算机要用6亿年。这一突破使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。该量子计算原型机之所以命名为“九章”,是为了纪念中国古代最早的数学专著《九章算术》。

根据目前最优的经典算法,“九章”对于处理高斯玻色取样的速度比目前世界排名第一的超级计算机“富岳”快一百万亿倍,等效地比谷歌去年发布的53比特量子计算原型机“悬铃木”快一百亿倍。而且因为通过高斯玻色取样证明的量子计算优越性不依赖于样本数量,克服了谷歌53比特随机线路取样实验中量子优越性依赖于样本数量的漏洞。


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据悉,该成果牢固确立了我国在国际量子计算研究中的第一方阵地位,为未来实现可解决具有重大实用价值问题的规模化量子模拟机奠定了技术基础。但是也必须看到,2020年量子计算物理实现方案研究虽说取得了一定进展,但仍未实现技术路线收敛。同时量子计算云平台已成为该领域最大热点,除了IBM、D-Wave、Rigetti、本源量子以及Xanadu等硬件公司已经推出了云平台服务,微软亚马逊也在今年正式上线量子计算云平台。




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