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5月3日

“中国造”光量子计算机问世

导读:
世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机3日在上海亮相,十个超导量子比特纠缠首次成功实现,中国科学家再次站在了创新的前沿。
5月3日,潘建伟院士(右二)在中科院量子信息和量子科技创新研究院举行的新闻发布会上发言。   记者3日从中国科学院获悉,我国科学家首次实现10个超导量子比特的纠缠,打破此前世界纪录,在基于超导体系的量子计算机研究方面取得突破性进展。   中国科学技术大学潘建伟院士及其同事朱晓波等,联合浙江大学王浩华教授研究组,自主研发了10比特超导量子线路样品,通过发展全局纠缠操作,成功实现了目前世界上最大数目的超导量子比特的纠缠和完整的测量。   此前,谷歌、美国航天航空局和加州大学圣芭芭拉分校2015年曾宣布实现了9个超导量子比特的高精度操纵。   据介绍,发展量子计算技术的主要挑战是通过发展高精度、高效率的量子态制备与相互作用控制技术,实现规模化量子比特的相干操纵。多粒子纠缠的操纵作为量子计算的技术制高点,一直是国际角逐的焦点。   目前,光子、超冷原子和超导线路是学术界最主要的三个研究体系方向。潘建伟介绍,进一步,研究团队利用超导量子线路演示了求解线性方程组的量子算法,证明了通过量子计算的并行性加速求解线性方程组的可行性。   据介绍,量子计算利用量子相干叠加原理,计算能力随可操纵的粒子数呈指数增长,可为经典计算机无法解决的大规模计算难题提供有效解决方案。例如,一台操纵50个微观粒子的量子计算机,对特定问题的处理能力可超过目前的超级计算机。
全 文
  中国科学技术大学潘建伟院士3日在上海宣布,我国科研团队成功构建的光量子计算机,首次演示了超越早期经典计算机的量子计算能力。   实验测试表明,该原型机的取样速度比国际同行类似的实验加快至少24000倍,通过和经典算法比较,也比人类历史上第一台电子管计算机和第一台晶体管计算机运行速度快10倍至100倍。   潘建伟说,这台光量子计算机标志着我国在基于光子的量子计算机研究方面取得突破性进展,为最终实现超越经典计算能力的量子计算奠定了坚实基础。
  5月3日,潘建伟院士在中科院量子信息和量子科技创新研究院举行的新闻发布会上介绍“超导量子计算机路线图”。   世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机3日在上海亮相,十个超导量子比特纠缠首次成功实现,中国科学家再次站在了创新的前沿。   一个世纪前,那场关于“上帝到底掷不掷骰子”的爱因斯坦-玻尔论战,为人类开启了量子世界之门;进入21世纪,量子通信、量子计算等核心技术飞速发展,一场新的量子革命正在到来。   微观世界的运行,远比人类想象得更神秘。世界首颗量子通信卫星、十光子纠缠、天地一体化量子通信网络……中国“量子人”一系列突破性进展,在量子革命的发展史上,标注下新的印记。   新版“神算子”有多神?——未来将秒杀超级计算机   芯片越来越小,传统计算机未来必将遭遇计算极限。求解一个亿亿亿变量(10的24次方)的方程组,利用目前的超级计算机,大约需要100年。而对类似这样的大规模计算难题,如果借助万亿次量子计算机,只需0.01秒。   全新的量子计算机利用量子特有的“叠加状态”,以采取并行计算的方式,让速度以指数量级地提升。中国科学技术大学潘建伟院士和陆朝阳教授等研制的光量子计算机,已经比人类历史上第一台电子管计算机和第一台晶体管计算机运行速度快10倍至100倍。
  5月3日,中国科学技术大学陆朝阳教授(中)和学生们在中科院量子信息和量子科技创新研究院上海实验室检查光量子计算机的运行情况。   5月3日,中国首台多光子可编程量子计算机在上海亮相,演示了超越早期经典计算机的量子计算能力,并在世界上首次成功实现十个超导量子比特纠缠。   首颗量子科学实验卫星“墨子号”升空,全球首条远程量子通信骨干网“京沪干线”将正式启用。究竟什么是“量子”,它如何改变我们的生活?今天,让我们一起来认识一下这个微观世界里的“小精灵”。   “量子”是什么?量子是最小的、不可再分割的能量单位。这个概念诞生于1900年,物理学家普朗克在德国物理学会上公布了他的成果,成为量子论诞生和新物理学革命宣告开始的伟大时刻。   我们中学物理书上提到的分子、原子、电子,其实都是量子的不同表现形式。也可以说,我们的世界都是由量子组成的。而我们每个人,都是“24K”纯量子产品。   中国科学技术大学教授朱晓波说,在我们生活的宏观世界里,物体的位置、速度等运动规律,都可以通过牛顿力学精确地测算。但在量子微观世界里,有着与宏观世界截然不同的规则。
5月3日,一名科研人员在中科院量子信息和量子科技创新研究院上海实验室内调整操作台上的激光干扰器。   想要判断量子计算到底牛不牛、牛在哪,学术界有三个达成共识的指标性节点:计算能力超越早期经典计算机是第一步,再是超越商用CPU,最后是超越超级计算机。   5月3日在上海亮相的世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机,到底牛在哪?此次,由中国科学技术大学潘建伟院士和陆朝阳教授等研制的这台光量子计算机,已经比人类历史上第一台电子管计算机和第一台晶体管计算机运行速度快10倍至100倍。   量子计算机利用量子特有的“叠加状态”,采取并行计算的方式,终极目标可以让速度以指数量级提升。“但现在,它仍然是一个初生的婴儿,未来最终会长成什么样子,对整个科学界来说还是个未知数。”潘建伟说。   量子计算一直是国际争夺焦点。去年7月,美国国家科技委员会发布报告《推进量子信息科学:国家的挑战与机遇》,认为量子计算未来可能会颠覆众多科学领域。美国政府随后在官网发文,督促学术界、工业界和政府部门尽快就量子信息议题进行交流。公开资料显示,目前谷歌、IBM等公司都在投资研发量子计算机。   现有经典电子计算机的运算单元,一个比特在特定时刻只有特定的状态,要么0,要么1。而一个量子比特则是0和1的叠加态,因此N个量子比特的存储能力是N个经典比特的2的N次方倍,随N指数增长。对N个量子比特实行一次操作,其效果相当于对经典存储器进行2的N次方次操作,这就是量子计算机的巨大并行运算能力。
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亿万先生