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量子計算機(jī)"九章"有多厲害 比目前的超級計算機(jī)快一百萬億倍

2020-12-08 09:07:41來源:四海網(wǎng)綜合

  12月4日,包括本報在內(nèi)的許多媒體報道了一個量子計算的大成果:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的潘建偉、陸朝陽等人構(gòu)建了一臺76個光子100個模式的量子計算機(jī)“九章”,它處理“高斯玻色取樣”的速度比目前最快的超級計算機(jī)“富岳”快一百萬億倍。也就是說,超級計算機(jī)需要一億年完成的任務(wù),“九章”只需一分鐘。同時,“九章”也等效地比谷歌去年發(fā)布的53個超導(dǎo)比特量子計算機(jī)原型機(jī)“懸鈴木”快一百億倍。

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  然而,很多讀者在驚嘆這一重大科研成果的同時,卻對其中的原理、成果的意義、量子計算機(jī)的應(yīng)用前景不明就里,甚至有讀者反映,“每個漢字都認(rèn)識,但還是不懂”。為此,本報記者采訪了相關(guān)專家,嘗試揭開“九章”神秘的面紗,了解量子計算機(jī)的原理。

  什么是量子計算機(jī)

  “量子計算機(jī)是用量子力學(xué)原理制造的計算機(jī),目前還處于很初步的階段。相應(yīng)的,現(xiàn)有的我們在用的計算機(jī)被稱為經(jīng)典計算機(jī)。”中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室副研究員袁嵐峰一直致力于科普寫作,他告訴記者,兩者的計算形式不一樣,“電腦通過電路的開和關(guān)進(jìn)行計算,而量子計算機(jī)則是以量子的狀態(tài)作為計算形式。”

  我們?nèi)粘J褂玫碾娔X,不管是屏幕上的圖像還是輸入的漢字,這些信息在硬件電路里都會轉(zhuǎn)換成1和0,每個比特要么代表0,要么代表1,這些比特就是信息,然后再進(jìn)行傳輸、運(yùn)算與存儲。正是因?yàn)檫@種0和1的“計算”過程,電腦才被稱為“計算機(jī)”。

  而量子計算,則是利用量子天然具備的疊加性,施展并行計算的能力。“量子力學(xué)允許一個物體同時處于多種狀態(tài),0和1同時存在,就意味著很多個任務(wù)可以同時完成,因此具有超越計算機(jī)的運(yùn)算能力。”中科大教授陸朝陽說,每個量子比特,不僅可以表示0或1,還可以表示成0和1分別乘以一個系數(shù)再疊加,隨著系數(shù)的不同,這個疊加的形式可能性會很多很多。

  “目前的量子計算機(jī)使用的是如原子、離子、光子等物理系統(tǒng),不同類型的量子計算機(jī)使用的是不同的粒子,這次的‘九章’使用的是光子。”袁嵐峰說。

  袁嵐峰告訴記者,量子計算機(jī)并不是對所有的問題都超過經(jīng)典計算機(jī),而是只對某些特定的問題超過經(jīng)典計算機(jī),因其對這些特定的問題設(shè)計出高效的量子算法。“對于沒有量子算法的問題,例如最簡單的加減乘除,量子計算機(jī)就沒有任何優(yōu)勢。”

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