比谷|我国量子计算机实现量子霸权,计算速度比谷歌快了100亿倍

12月4日,中国科学技术大学宣布,我国新构建的76个光子的量子计算机实现了量子霸权。在5000万个样本的高斯玻色取样实验中,“九章”量子计算机仅用了200秒就完成了,如果使用世界第三的超级计算机进行实验,它也要将近20亿年才能完成。
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去年9月,谷歌也宣称它实现了量子霸权。当时,谷歌的53个量子比特的计算机“悬铃木”在几分钟之内完成了一个数学算法,而当时超级计算机完成这个算法需要上万年的时间。等效来看,我们的“九章”量子计算机比“悬铃木”的计算速度快了100亿倍。
不过,这两种系统的工作方式是不同的。谷歌的“悬铃木”设备使用超冷的超导材料制成微小的量子位,该量子位可以无阻地传导能量。而我国的“九章”量子计算机则由复杂的光学设备阵列组成,这些设备包括光源、数百个分束器、数十个反光镜和100个光子探测器。
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比谷|我国量子计算机实现量子霸权,计算速度比谷歌快了100亿倍】传统计算机信息的基本单元是比特,它一般用二进制的0和1的其中之一来表示来表示。量子计算机使用的是量子比特,它可以利用量子力学的奇怪特性来获得一种不寻常的状态:量子叠加,这样一来它就获得了两种可能性。有了足够多的量子位,它的可能性就越多,计算速度也就越快。
“九章”量子计算机利用光子作为量子比特,它的工作原理如下。光子首先被发送到通道网络中,在那里每个光子都会遇到一系列分束器,每个分束器会同时沿两个路径将光子发送出去,这就是所谓的量子叠加。这些路径会合并和分裂,这取决于其中的量子规则。最后,研究人员测量每个网络输出通道中的光子数。
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如果使用大量光子和多个输出通道,那么量子计算机就将产生数字分布。然而,实现量子至上还不能说明量子计算机能在实际应用中使用,因为它还是非常复杂的。但是,这是光子量子计算的里程碑,对接下去的研究大有好处。这一结果也提高了光子量子计算机的知名度,因为在历史上它并没有像其他技术那样受到广泛关注。
值得一提的是,“九章”量子计算机也有其局限性。就目前而言,它只能执行一种任务,即高斯玻色采样,因为利用光子的量子计算机不容易通过编程来运行不同的计算。但是,由于它的超强算力,未来在深度学习、量子化学等领域具有潜在应用。虽然谷歌的“悬铃木”速度较慢,但是它可以对量子计算机进行编程以执行不同的计算任务。
“九章”量子计算机是我国量子技术领域的最新突破。在潘建伟的领导下,我们在量子技术领域取得了优异的成绩。我们有专门设计用于量子通信的“墨子号”量子通信卫星,它曾经用于中国和奥地利之间的视频通话,在破纪录的长距离内使用了量子加密。