量子計算計算機,中國量子計算原型機“九章”問世 問鼎全球最快計算機

央廣網北京12月5日消息(記者王利)據中央廣播電視總台中國之聲《新聞縱橫》報道，科幻作家劉慈欣的小說《鏡子》中有一台超弦計算機，這台計算機擁有幾乎無限運算和存儲能力。科幻故事有一天會成真嗎？也許量子計算機能給出答案。

最近，中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等組成的研究團隊與合作者成功建構了76個光子的量子計算原型機“九章”。根據現有理論，在經典數學算法“高斯玻色取樣”任務中，“九章”一分鐘完成的任務，超級計算機需要一億年。

量子計算機的速度有多快？曾有人打過一個比方，如果現在傳統計算機的速度是自行車，那麼量子計算機的速度就好比飛機。陸朝陽介紹，由于量子計算機在原理上具有超快的并行計算能力，是以量子計算機的速度可以輕松“秒殺”傳統經典計算機。“量子計算機是利用量子力學的原理，量子力學可以允許一個物體同時處于多種狀态，比如0和1同時存在，它可以做并行計算，就是很多個任務可以一起完成，是以它就有了超越經典計算機的計算能力。”

目前我們常用的經典計算機，在提取某個需要解決的問題時，需要把所有可能性列舉并驗證一遍，才能“找到”正确的資訊，而量子計算機則可望通過特定算法實作指數級别的加速。

目前，研制量子計算機已成為世界科技前沿的最大挑戰之一。經過二十多年研究攻關，潘建偉團隊成功建構了76個光子100個模式的高斯玻色取樣量子計算原型機“九章”。陸朝陽介紹：“它采取了由76個光子輸出，然後在100×100的目前世界上最大尺度的幹涉儀裡進行幹涉，幹涉的過程其實也是我們完成計算的過程。”

據了解，量子計算研究的第一個階段性目标，就是實作“量子優越性”，即作為新生事物的量子計算機，一旦在某個問題上的計算能力超過了最強的傳統計算機，就證明了量子計算機的優越性，跨過了未來多方面超越傳統計算機的門檻。潘建偉表示：“我們在高斯玻色的采樣實驗中建構了一個量子計算的原型機，可以比目前最快的超算能夠快10的14次方倍，相當于這裡算一分鐘的東西，用‘富嶽号’算要算一億年才能算完，這就叫做量子優越性。”

潘建偉說，“九章号”量子計算原型機确立了我國在國際量子計算研究中的第一方陣地位，為未來實作規模化量子模拟機奠定了技術基礎。“‘九章号’展示了量子計算的強大算力，我們計劃把它初步用于量子化學的一些研究、圖論裡面一些組合數學方面的研究，甚至也可以用于一些機器學習的研究，我們可以用它做一些有效的、有益的探索。”

對于“九章”的突破，《科學》雜志審稿人評價，這是“一個最先進的實驗”“一個重大成就”。多位國際知名專家也給予高度評價。德國馬普所所長、沃爾夫獎得主伊格納西奧·西拉克說：“總體來說，這是量子科技領域的一個重大突破，朝着研制相比經典計算機具有量子優勢的量子裝置邁出了一大步。我相信這項成果背後付出了巨大的技術努力。潘教授的團隊在世界上是獨一無二的，他們産生了包括這個實驗在内的很多重大成果。”

據介紹，之是以取名“九章”，是為了紀念中國古代著名數學專著《九章算術》。潘建偉說，目前，“九章”還處于量子計算機的發展第一階段，“量子優越性”實驗并非一蹴而就的工作，在“九章”量子原型機的基礎上，研究團隊将通過一系列技術攻關，力争盡早研制出通用量子計算機。“希望通過15年到20年的努力，能夠研制出通用的量子計算機，這樣它就可以解決很多非常廣泛的問題，比如密碼分析、氣象預報、藥物設計，然後來探索實體學、化學、生物學裡面的一些複雜問題。”潘建偉說。

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