【成都日报】世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在中国问世 2017-05-04

我国科学家破纪录 首次实现10个超导量子比特纠缠

 

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。

 

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。

 

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、美国航空航天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。

 

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。

 

量子计算·解析

未来秒杀超算

新版“神算子”有多神?

——量子时代的探寻与追问

 

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,10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,远比人类想象更神秘。世界首颗量子通信卫星、10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。

 

挑战经典超算能力

到2020年有望实现

 

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。

 

潘建伟说,在量子计算基础研究领域,就计算能力而言,科学界有三个达成共识的指标性节点:第一步超越首台经典计算机,第二步超越商用CPU,第三步超越超级计算机。“目前我们实现的只是其中的第一步,但这一小步却是重要的一步。”

 

陆朝阳表示,预计年底可以实现操纵20个量子比特、达到目前商用CPU水平;到2020年,有望实现操纵45个量子比特的目标,向经典超级计算机的计算能力发起挑战。

 

多少国家在角力?

欧美投入数十亿美元布局

 

由于量子计算的巨大潜在价值,欧美各国都在积极整合各方面研究力量和资源,开展协同攻关,大型高科技公司如谷歌、微软、IBM等也强势介入量子计算研究。

 

来自中国科学院量子信息和量子科技创新研究院的信息显示,国际学术界关于量子计算技术的发展,集中于光子、超冷原子和超导线路这三个研究体系。其中,在光子体系,潘建伟团队在国际上率先实现了5光子、6光子、8光子和10光子纠缠,一直保持国际领先水平,其“多光子纠缠及干涉度量”项目获得2015年度国家自然科学奖一等奖。

 

“最快带来实际价值的体系是超冷原子量子模拟,将来很可能集成化的是超导量子计算,谷歌、IBM都在投入大量资源,积极布局。”潘建伟说。

 

2015年,谷歌、美国航空航天局和加州大学圣芭芭拉分校宣布实现了9个超导量子比特的高精度操纵。此次,潘建伟及其同事朱晓波等,联合浙江大学王浩华教授研究组,首次实现10个超导量子比特的纠缠,在基于超导体系的量子计算机研究方面取得突破性进展。

本组文图综合新华社

 

量子计算·便民

量子时代走进你的生活

 

量子计算

□实现精准的天气预报,躲避飓风海啸

□计算优化的出行线路,让城市减少堵车

□识别有效的分子组合,降低药物的研发成本和周期

□可以用于探索太空,较快辨别可能存有生命体的行星

□为大规模计算难题提供解决方案,实现大数据时代信息的有效挖掘

 

量子通信

□从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的安全性

□通过量子精密测量研究,实现新一代定位导航

 

量子材料

□新的量子材料可以改变电池技术,成百倍地扩大电池容量

 

专用量子计算机10年内诞生

 

潘建伟预测,造出“专用”量子计算机,在求解材料设计、化学研究、物理研究等特别需要、特别有用的问题上超越“超级计算机”,有望在10年内出现,最终还将拓展到量子人工智能领域。

量子保密通信保护信息安全

 

潘建伟说,量子通信可以从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的安全性,从根本上解决信息安全问题。目前,量子保密通信已逐步进入产业化阶段,成为未来保障信息安全的“护卫舰”。

 

量子计算·揭秘

微观世界“小精灵”:量子

 

量子是最小的、不可再分割的能量单位。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。

 

量子的神秘之处首先体现在它的“状态”。在宏观世界里,任何一个物体在某一时刻有着确定的状态和确定的位置。但在微观世界里,量子却同时处于多种状态和多个位置的“叠加”。如果说一个量子已经很“奇怪”,那么当两个量子“纠缠”在一起,那种不确定性连爱因斯坦都受不了了。根据量子力学理论,如果两个量子之间形成了“纠缠态”,那么无论相隔多远,当一个量子的状态发生变化,另一个量子也会超光速“瞬间”发生如同心灵感应的变化。

 

成都日报2017年5月4日

http://www.cdrb.com.cn/html/2017-05/04/content_68803.htm


     
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