「九章」量子計算機這麼猛,到底能做啥?只為了一條公式的結果嗎

2020-12-11 勒馬嶺之林

最近我國的科協技術在天上的在地上的,都有了突破,天上的是咱們的嫦娥5號,地上的就是咱們的量子科技。這兩項科技幾乎都是每一個發達國家夢寐以求夢寐以求的制高點。

前兩天,我國又有了重大的科技突破,這個重大的突破,是在最前沿的技術量子技術上,我國科學家宣布構建了76個光子(量子比特)的計算機原型機「九章」。這意味著中國在量子通信領域領先的地位已經毋庸置疑。咋又領先了呢?怎麼回事?到底牛在哪裡?

「九章」到底有多快?

本次我國發布76個光子的量子計算機原型機「九章」,在求解數學算法高斯波色取樣的速度,是目前最快的超級計算機100萬億倍 ,在此次運算中 「九章」 僅用了200秒就完成了,而如果傳統的超級計算機所需要的時間是6億年,跟傳統計算機比,沒什麼好比的。 「九章」 的速度是去年穀歌發布的 53 個超導比特量子計算原型機「懸鈴木」快100億倍。你沒聽錯是比谷歌最牛的量子霸權要快100億倍,這些數字已經超過我的理解範圍,反正就是你有1塊錢,我有100億,你明白了這個差距了吧?

講了那麼多量子到底是什麼?

量子是構成物質的最基本單元,它是能量的最基本攜帶者,也就是他已經不可以分割出更小的單位了。

科學家是如何利用量子的呢?要利用量子就必須了解量子的特性。量只有兩個特性,

1、 量子的疊加態

傳統的計算機,一切都是邏輯電路,也就是由N個開關組成的集成電路體,任何一個開關都可以實現開和關(通電與不通電)的其中一種狀態,我們在計算機裡面的稱之0和1,這就是二進位。 而量子這傢伙不但有擁有0和1這兩狀態,它還存在一個種是0也是1的兩種狀態的結合,也就是存在第三種可能,不確定狀態,稱為量子的疊加態。

啥意思,玩人是吧!

當然不是,量子本身是自轉的,沒有去觀察的時候,它是按是45旋轉的,當去觀察時,你只能看到兩種可能中的一種,上旋或者是下旋。也就是去觀察時,只能看到兩種狀態,看不到第三種狀態。就比如,有人問你,你爸爸在家嗎?如果你回家看過了,你會給出兩種可能的答案,在或不在,但是你沒有回去看過,你只能回答不確定,也是就一種未知的狀態,有可能在,也有可能不在,這就第三種狀態,未知的!

當有三種可以利用的狀態時,這就變成了三進位,一生二,二生三,三生萬物,三進位對二進位來講是一種降維打擊,同一時間二進位只可以做兩種邏輯運算,但三進位可以做三種邏輯運算。二進位64位運算是2的64次方,結果是18446744073709551616,總共20位數,而量子的三進位是3的64次方,結果是 3.43368382 × 10^30,總共是31位數,約是二進位的200億倍。而這一次,「九章」的計算能力是3的76次方,算不出來。

2、量子糾纏

在上面我們知道,量子是組成物質最小的單位,也是能量的最基本攜帶者,說明了光子是由多個量子組成的,而這些量子是形成一個量子系統的,相互響影的。其中一個量子改變成了自己的特性,也響應其它量子的特性,這就是量子糾纏。但這個量子糾纏有一個很重的特性,它不受空間的限制,其中一個量子發生改變,與其發量子糾纏的量子離多遠,都會第一時間發生變改。科學家將一粒粒子一分為二,將它們分離 1200公裡之外,其中一部分改變了量子屬性,在1200公裡外的量子屬性也跟著改變。到目前為止,科學家都不知道是什麼原因導致量就會有這種特性,有人認為可能就是暗物質的存在,也許有某一種的吸引力來吸引著量子,就像地球引力或者或者像地球的南極北極的引力一樣,但這都只是一種猜測。

量子幹涉

科學家們是如何利用量子的特性的呢?

從上面我們知道量子有疊加態,正因為量子有疊加態,所以沒有一個準確的答案,也就是說,如果單一用疊加態的話,無法做出計算機出來的,因為它最終沒有得到一個確定的結果,它就像另一個宇宙一樣,什麼可能都有。科學家們如果想要自己得到的結果,就利用了量子的糾纏態,改變某一個量子的特性,就等於輸入自己的條件,而量子計算機也就是按這些條件繼續產生未來的可能。所以說量子計算機最重要的一點就是幹涉,只有通過幹涉才能得到自己想要的結果。是不是有點改變命運的感覺?

因為量子計算機強大的計算能力,它可以把整個宇宙所容納的可能性,在短時間內計算出來。只要我們能夠有能力控制300個量子,它所容納的可能性就是宇宙誕生以來的所有可能性。

量子計算機對我們有什麼好處呢?

第一,我們可以利用計算機建構許多的模型,我們可以找出歷史的真相,我們可以知道未來的發展,密碼這些東西對於量子系統計來講,簡直就是小菜一碟。

第二、我們可以通過建構模型,預測未來的發展,這樣的話我們就可以提前對一些事情做一些改變我們叫做改變命運。比如有一個颱風的出現,只要有足夠計算的能力,我們就有可能知道整個颱風發展的趨勢和走向,可以通過幹涉來改變颱風的走向,甚至將颱風化解。

第三、國家對金融、經濟、股市的走勢有了更好地把握,可以更精準的出招,困擾人類社會多年的經濟危機,將不會再有。

第四、算命、改變命運這些東西,也就太簡單了,因為人生真的很短暫,數據量真的很少,加入適當的變量,就會有適當的人生。控制和改變一個人的人生是非常容易的。

其實太多可能性了,它可以計算出一個宇宙, 、我們就在宇宙之內,變成一切都是可控的,也許最後就是一個有秩序的世界。

外部知識:

什麼是「九章」呢?

「九章」得名於我國古代一部知名的數學專著,是中國古代張蒼、耿壽昌所撰寫。最後成書最遲在東漢前期。《九章算術》內容十分豐富,全書總結了戰國、秦、漢時期的數學成就。同時,《九章算術》在數學上還有其獨到的成就,不僅最早提到分數問題,也首先記錄了盈不足等問題,《方程》章還在世界數學史上首次闡述了負數及其加減運算法則。它是一本綜合性的歷史著作,是當時世界上最簡練有效的應用數學,它的出現標誌中國古代數學形成了完整的體系。

光量子計算機。

也就是對光分子的一個控制,利用量子的疊加態和糾纏態,加以幹涉的一系列過程的裝置。在光量子計算機領域,中國科學技術大學潘建偉院士、陸朝陽教授領導的團隊,研製出一種操控5個粒子(即5個光量子比特)的光量子計算原型機,在完成「玻色取樣」任務時,它的速度不僅比國際同行之前所有類似實驗的最高紀錄加快至少24000倍,同時,通過和經典算法比較,也比人類歷史上第一臺電子管計算機ENIAC和第一臺電晶體計算機TRADIC的運行速度快10倍—100倍。

相關焦點

  • 「九章」量子計算機糾纏了嗎?
    從媒體和大眾的興奮度來看,納稅人對「九章」的期望值甚至高於「兩彈一星」,大家真心希望「九章」能像「兩彈一星」一樣,成為保中華大地百年平安的鎮國之寶、助中華民族偉大復興的國之重器。 根據公開的信息,僅僅為了回答SCIENCE審稿人的一個小問題,「九章」團隊就多花了40多萬美元,「九章」之文到底燒了多少錢?估計用一字萬金來形容也不為過。
  • 九章量子計算機實現量子霸權?
    把光子和量子比特概念混用,光子數量不等於就有多少個量子比特知道嗎?原論文都沒說自己有多少個量子比特只說了二的一百次方的狀態空間就相當於一百個量子比特,而不是76。事實是這樣的,然後我看到有學術一點的撰稿人就會聰明地避開這一點不談,這才是嚴謹的做法,原文都沒詳細談的東西其他人亂七八糟加什麼醋!就這麼糊弄觀眾呢?
  • 九章「問世」了 你知道什麼是量子計算機嗎?
    九章「問世」了 你知道什麼是量子計算機嗎?首先,用一句話來概括什麼是量子計算機: 量子計算機是一種使用量子力學的計算機,它能比普通計算機更高效地執行某些特定的計算。所以說,量子計算機是一種計算機,但它不是簡單的「進階版」計算機。
  • 「九章」問世了!你知道什麼是量子計算機嗎?
    (本文不涉及任何理論公式和學術探討……因為小編也不是專業的!)1量子計算機是計算機嗎? 舉個例子:如果經典計算機是蠟燭,量子計算機就是電燈泡,二者都是為了發光,但是點亮方式不同、照亮範圍也有區別。即使你不斷改良蠟燭,也做不出來電燈泡。
  • 九章量子計算機能讓中國計算機彎道超車嗎?
    還有問九章能不能挖比特幣的。事實果真如此嗎?我們來看一下。1200億年是算的什麼東西?這次九章開發團隊宣傳使用的計算是高斯玻色取樣,100億樣本的時候,這個東西用世界第一超算富嶽算要1200億年而九章只要10個小時,這個數據把量子計算機推上神壇。
  • 張禮立:中國 「九章」量子計算機到底厲害在哪?
    【背景信息】12月4日,《科學》雜誌公布了中國「九章」的重大突破。 這臺由中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等學者研製的76個光子的量子計算原型機,推動全球量子計算的前沿研究達到一個新高度。儘管距離實際應用仍有漫漫長路,但成功實現了「量子計算優越性」(國外也稱之為 「量子霸權」)的裡程碑式突破。
  • 九章量子計算機是什麼?九章比美國量子計算機快100億倍!
    就在今天,中國成為全世界第二個擁有量子計算機的國家,該量子計算機的名字為九章,並且比美國谷歌的懸鈴木要快100億倍!那麼這么九章量子計算機是什麼?到底有什麼用呢?九章比美國量子計算機快100億倍今日凌晨,中國科技學術大學正式對外宣布了中國的第一臺量子計算機,該量子計算機的原型機九章構建了76個光子100個模式,並且實現了具有實用前景的高斯玻色取樣任務的快速求解。
  • 九章「問世」了,你知道什麼是量子計算機嗎
    這裡有一份「小白」友好解疑書↓↓↓量子計算機是計算機嗎?1首先,用一句話來概括什麼是量子計算機:量子計算機是一種使用量子力學的計算機 ,它能比普通計算機更高效地執行某些特定的計算。舉個例子��:如果經典計算機是蠟燭 ,量子計算機就是電燈泡 ,二者都是為了發光,但是點亮方式不同、照亮範圍也有區別。即使你不斷改良蠟燭,也做不出來電燈泡。
  • 九章「問世」了,你知道什麼是量子計算機嗎?
    這裡有一份「小白」友好解疑書↓↓↓量子計算機是計算機嗎?1首先,用一句話來概括什麼是量子計算機:量子計算機是一種使用量子力學的計算機 ,它能比普通計算機更高效地執行某些特定的計算。所以說,量子計算機是一種計算機,但它不是簡單的「進階版」計算機。 和我們現在所理解的「電腦」差別很大 ——兩者的計算形式不一樣。舉個例子:如果經典計算機是蠟燭 ,量子計算機就是電燈泡 ,二者都是為了發光,但是點亮方式不同、照亮範圍也有區別。即使你不斷改良蠟燭,也做不出來電燈泡。
  • 「九章」引發爭論!「燒錢」的量子計算機到底有啥用?專家來解答
    有人認為它所計算的問題並沒有實質性的作用,也有人有疑惑,怎麼知道「九章」比谷歌的「懸鈴木」還要快上100億倍的,在一臺不能編程的機器上花費這麼多錢值得嗎? 那麼首先來說說「九章」究竟厲害在哪裡,量子計算機在原理上具有超快的並行計算能力,能通過特定算法來實現指數級別的加速,遠超經典的計算機計算速度。
  • 九章量子計算機可以破解網絡密碼嗎?美國會怎樣應對我國量子崛起
    最近大家都聽說了九章量子計算機取得量子霸權的消息,一舉超過美國最先進的量子計算機,成為世界上算力最強的量子計算機。更有數據顯示,九章量子計算機200秒完成的任務,最強超級計算機富嶽需要6億年才能完成。在這樣的背景下,我們不禁發問,這麼強的算力,用來破解密碼,是不是會毫不費力啊?美國會做什麼樣的打算呢?
  • 什麼是量子計算機?「九章」量子計算機又有多神?
    12月4日,包括本報在內的許多媒體報導了一個量子計算的大成果:中國科學技術大學的潘建偉、陸朝陽等人構建了一臺76個光子100個模式的量子計算機「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「富嶽」快一百萬億倍。也就是說,超級計算機需要一億年完成的任務,「九章」只需一分鐘。
  • 「九章」問世 量子計算機到底是什麼
    原標題:「九章」問世 量子計算機到底是什麼   200秒只是短短一瞬,6億年早已是滄海桑田。
  • 九章量子計算機與墨子衛星真的領先世界嗎?
    對這個疊加態做一次操作,得到的就是所有2n個結果的疊加態。量子比特的一次操作,就達到了經典比特2n次操作的效果!解決的問題不同:     計算機,顧名思義,只能解決那些可以用數學公式描述表達的、可以計算的問題,那些不能用數學公式表達的問題,是不能通過計算機解決的,比如情緒情感問題。
  • 什麼是量子霸權?「九章」的優勢在哪?九問量子計算機
    袁嵐峰:量子計算機並不是對所有的問題都超過經典計算機,而是只對某些特定的問題超過經典計算機,因為對這些特定的問題能設計出高效的量子算法。對於沒有量子算法的問題,例如最簡單的加減乘除,量子計算機就沒有任何優勢。
  • 你知道什麼是量子計算機嗎?
    量子計算機刷屏全網網友們都為之驕傲欣喜但一打開文章大部分朋友看完都只能留下一地問號:「每個字我都認識但……」「量子計算機為啥這麼快?」(本文不涉及任何理論公式和學術探討……因為小編也不是專業的!)01量子計算機是計算機嗎?
  • 什麼是量子計算機?「九章」確立的「量子計算優越性」有多厲害
    也就是說,超級計算機需要一億年完成的任務,「九章」只需一分鐘。同時,「九章」也等效地比谷歌去年發布的53個超導比特量子計算機原型機「懸鈴木」快一百億倍。  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、量子計算機的應用前景不明就裡,甚至有讀者反映,「每個漢字都認識,但還是不懂」。為此,本報記者採訪了相關專家,嘗試揭開「九章」神秘的面紗,了解量子計算機的原理。
  • 中科大「九章」量子計算機 技術獨步全球 如何實現量子制霸?
    這臺76光子的量子計算原型機被命名為「九章」。之所以將這臺新量子計算機命名為「九章」,是為了紀念中國古代最早的數學專著《九章算術》。它的出現標誌中國古代數學形成了完整的體系,是一部具有裡程碑意義的歷史著作。
  • 「九章」量子計算機的裡程碑意義
    原標題:「九章」量子計算機的裡程碑意義  近日,中國科學技術大學宣布,該校潘建偉團隊與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,成功構建76個光子的量子計算原型機「九章」,求解數學算法「高斯玻色取樣」只需200秒,而目前世界最快的超級計算機要用6億年。
  • 超級計算機的100萬億倍!中國量子計算機「九章」為何這麼快?
    新京報貝殼財經訊(記者 羅亦丹)12月4日,由中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等組成的研究團隊構建了76個光子的量子計算原型機「九章」,該計算機處理特定問題的計算能力比目前最快的超級計算機快一百萬億倍,比2019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。