比美國量子技術快100倍 中國量子計算機『九章』問世 提速百萬億倍

2020-12-14 騰訊網

12月4日中國科學技術大學宣布，中國科學技術大學和中科院上海微系統所、國家並行計算機工程技術研究中心合作，構建了 76 個光子 100 個模式的量子計算原型機 「九章」，九章這個名字得益於我國古代一部知名的數學專著。實現了具有實用前景的 「高斯玻色取樣」任務的快速求解。

緊隨其後的是英特爾公布五項新技術進展，其在集成光電、神經擬態計算、量子計算、保密計算、機器編程五項新技術進展。在開放日上，英特爾提出了「集成光電」願景，即將光互連I/O直接集成到伺服器和封裝中，對數據中心進行革新，實現1000倍提升，同時降低成本。但是這和我們的【九章】比起來真的是不可同日而語也。

「九章」的強大之處在何處

九章的過人之處在於該量子計算系統處理高斯玻色取樣的速度比目前最快的超級計算機快一百萬億倍，其速度比去年穀歌發布的53個超導比特量子計算原型機「懸鈴木」快一百億倍。通常認為，50個量子比特是證明量子計算機有望超越傳統計算機的關鍵門檻。

一百萬億倍意味著一百萬億臺計算機的工作量，如今只需一臺計算機便能完成。如果說超級計算機相當於1萬臺伺服器，那麼「九章」就相當於一百億座大型數據中心。

明天，12月8日時一年一度的IDC產業盛會——IDCC即將再次到來。從2006年問世至今，如今已經進入到了第15屆。今年將以重新定義IDC為主題，以洞悉格局變化，把握產業機遇，引領未來趨勢為主旨，和龍頭企業一起探討新基建浪潮下的IDC產業。

而「九章」對於處理高斯玻色取樣的速度比目前世界排名第一的超級計算機 「富嶽」快一百萬億倍，等效地比谷歌去年發布的 53 比特量子計算原型機 「懸鈴木」快一百億倍。同時，通過高斯玻色取樣證明的量子計算優越性不依賴於樣本數量，克服了谷歌 53比特隨機線路取樣實驗中量子優越性依賴於樣本數量的漏洞。

何謂高斯玻色取樣

玻色取樣是用來展示量子計算優越性的特定任務中的一項，一直被科學家寄予厚望。大致是可以這樣理解的，即一個光路有很多個出口，問每一個出口有多少光出去。

中科院的一位科學家這樣解釋到，波色取樣裝置可以像計算機一樣在較高的精度上解決特定的數學問題，同時又應用了光子的量子力學特性，所以可稱作是『光量子計算機』。

「九章」的量子霸權有多厲害

「九章」的成果，就是實現了量子計算優越性。也可被稱為『量子霸權』。

在這點上，2012年美國物理學家John Preskill將其描述為「量子計算優越性」或稱「量子霸權」。2019年，谷歌第一個宣布實現了量子優越性。他們用的量子計算機叫作「懸鈴木」，處理的問題大致可以理解為：判斷一個量子隨機數發生器是不是真的隨機。

（圖片來源：人們日報官微；侵權即刪）

但「九章」跟「懸鈴木」的區別，一個是處理的問題不同，另一個是是用來造量子計算機的物理體系不同。咱們國家用的是光學，美國的「懸鈴木」用的是超導。但是九章』在同樣的賽道上，比『懸鈴木』快一百億倍，這就是等效速度。在量子通信這點，幫我們可以說是第一方陣，也可以說是世界最先進的。

美國麻省理工學院教授、美國青年科學家總統獎得主、斯隆獎得主Dirk Englund則稱之為「一個劃時代的成果」。他說，「這是開發中型量子計算機的裡程碑。它表明，在複雜系統的前沿領域中，我們正處於非常特殊的時刻，複雜系統具有我們今天無法在計算機上預測的複雜性。因此，這是一項了不起的成就。」

北京超前布局量子通信等前沿技術

為實現發展目標，北京確定了夯實智慧基礎、便利城市生活、繁榮產業生態、保障安全穩定、強化領域應用等6方面主要任務。北京市將建立全市統一的地理編碼體系，構築全市統一時空底座；建立全市統一的感知管理服務平臺，實現感知數據匯聚匯通和共享應用。

（來源：Wind數據中心）

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