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比超级计算机快一百万亿倍,中国量子计算原型机“九章”问世!

来源:财经早餐

发布时间:2020-12-07

近日,中国科学技术大学潘建伟研究团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作,成功研制出量子计算原型机“九章”,其处理特定问题的速度比目前最快的超级计算机快一百万亿倍。这一成果使我国成功实现了量子计算研究的第一个里程碑——量子计算优越性,12月4日,相关论文会在国际学术期刊《科学》发表。



我国科学家实现“量子计算优越性”


△央视财经《正点财经》栏目视频

在位于安徽合肥的中科院量子创新研究院看到,这台最新研制成功的量子计算原型机几乎占据了半个实验室,包含上千个部件。经过二十多年研究攻关,科研团队通过在量子光源、量子干涉、单光子探测器等领域的自主创新,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”。

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中国科学技术大学教授 陆朝阳:它由76个光子输出,在目前世界上最大尺度的、100×100的干涉仪里面进行干涉,干涉的过程也是我们完成计算的过程。


实验结果显示,“九章”处理特定问题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,同时也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,成功实现了量子计算领域的第一个里程碑——量子计算优越性。

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中国科学院院士 中国科学技术大学教授 潘建伟:“九章号”展示了量子计算的强大算力。我们将把它初步用于量子化学的一些研究,图论里面的组合数学方面的一些研究,甚至也可以用于一些机器学习的研究。所以有些传统上认为比较困难的问题,用我们的计算机就可以做一些有效的、有益的探索。


科研团队介绍,“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。随着计算能力的进一步提升,量子计算机将有望在密码破译、材料设计、药物分析等具有实用价值的领域发挥重要作用。

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麻省理工学院教授 美国青年科学家总统奖得主 德克·英格伦:我认为这是一个了不起的成就,这是开发这些中型量子计算机的一个里程碑。


奥地利科学院院长 美国科学院院士 安东·蔡林格:这项工作成果很重要,证明了基于光子的量子计算机也可能实现量子计算优越性。我相信有朝一日量子计算机会被广泛使用,甚至每个人都可以使用。



我国科学家实现“量子计算优越性”

拥有并行计算能力 计算速度指数级增加


△央视财经《正点财经》栏目视频

量子科技是国际最为关注的前沿热点之一。如果将传统计算机的速度比作“自行车”,量子计算机的速度则是“飞机”。量子计算为何具有如此强大的计算能力?“量子计算优越性”,也就是国外所说的“量子霸权”究竟是什么呢?


量子就是质量、能量等各种物理量的最小单元,而且它也要以某种粒子状态存在。如果说到能量,比如光,一个光子就是一个量子。


中国科学技术大学教授 陆朝阳: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,它可以做一个原理上叫做并行计算,就是很多个任务可以一起来完成,因此它就有了一种超越经典计算机的计算能力。


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正是因为具有超快的并行计算能力,量子计算可望通过特定算法实现指数级别的加速。对于量子计算机的研究,科学界公认有三个指标性的发展阶段。


中国科学院院士 中国科学技术大学教授 潘建伟:在我们的量子计算里面,第一个里程碑性的目标就是要来展示量子计算的优越性。我们在高斯波色采样实验当中构建了一个量子计算的原型机,可以比目前最快的超算快10的14次方倍,相当于我这里算一分钟的东西,用“富岳号”来算要算一亿年,这就是叫做量子优越性。就是我可以演示某个功能比传统的超级计算机算得好,我们就可以进一步地去寻找各种各样的应用。


潘建伟介绍,将实现量子计算优越性的这台量子原型机命名为“九章”,是为了纪念中国古代最早的数学专著《九章算术》。在“九章”量子原型机的基础上,研究团队将通过提高量子比特的操纵精度等一系列技术攻关,力争尽早研制出可编程的通用量子计算原型机。


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中国科学院院士 中国科学技术大学教授 潘建伟: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,比如包括密码分析、气象预报、药物设计,来探索物理学或者化学、生物学里面的一些复杂的问题。