美、日、中,三國的量子計算機,進度如何?

2020-12-12 智能家居Zorro

量子計算機遵循量子力學規律處理量子信息,具備遠超傳統計算機的數學和邏輯運算能力,能為科學研究提供巨大的算力支持。

當前,量子計算機仍然處於實驗室研發階段,通用量子計算機的研究仍面臨消除量子噪聲、減少數據丟失和糾錯等問題,但全球範圍內對量子計算的重視程度日益提升,量子計算技術科研攻關也在不斷獲得突破。

1.美國IBM公司推出全球首臺量子計算一體機

2019年1月,美國IBM公司推出全球首臺量子計算一體機IBM Q System One。

該一體機包含啟動一個量子計算實驗所需的全部裝置,如量子計算硬體冷卻設備等,這是通用近似超導量子計算機(Universal Approximate Superconducting Quantum Computer)首次脫離實驗室實現商用。

但一些業界人士認為,該機器並不是一般意義上的商用量子計算機,其算力還遠不如手機,主要將用於研究和教育方向。

2.日本理化學研究所提出混合量子位架構以解決量子計算關鍵障礙

2019年1月,日本理化學研究所領導的國際研究小組為量子計算設計了一個新的架構,通過將兩種不同類型的量子位組合使用,構造出一個可以快速初始化和讀取,且具有高準確度的量子計算設備。研究人員將單自旋量子位與單態—三重態自旋量子位同量子門結合起來,可使糾纏量子的自旋態在較長時間內保持相干性,為量子計算機的可擴展性研究提供了重要的參考。

3.美國IBM公司研發出可提升量子計算準確性的新方法

2019年3月,美國IBM公司研發出名為「零噪聲外推」的方法,該方法可減輕量子計算機產生的噪聲,提升量子計算的準確性。

量子計算機運行時的噪聲會影響計算結果,導致計算出現誤差,因此,降低噪聲及減少誤差是提高量子計算機實用性的關鍵。

採用「零噪聲外推」,研究人員無須改進硬體設備,而是通過在不同噪聲水平下進行重複計算,對量子計算機在沒有噪聲幹擾下的計算結果進行估測,以此提升計算結果的準確性。

4.英法聯合研究團隊證實可用矽基電子元件構建量子計算機

2019年9月,英國劍橋大學(University of Cambridge)、英國倫敦大學學院(University College London)和法國電子和信息技術研究院聯合團隊證實可用傳統矽基電子元件構建量子計算機。

現階段,量子計算機的開發仍處於起步期,最先進的原型機仍處於實驗室階段,離量產還有較遠距離。聯合團隊的研究人員開發出一種可在接近絕對零度的狀態下工作的電路,並用商用電晶體代替量子比特和量子橋,在矽基電子元件上模擬量子計算。該研究或將為量子計算機的量產鋪平道路。

5.美國IBM公司發布一系列簡化量子計算訪問的新工具

2019年9月,美國IBM公司發布一系列簡化量子計算訪問的新工具。藉助美國IBM公司最先進的系統和軟體,研究人員可以通過網絡訪問IBM量子計算伺服器,並展開測試。

與此同時,教育工作者也能夠直接藉助美國 IBM 公司開發的工具,在課堂上動態展示硬體上的量子計算概念。此外,美國IBM公司還公開發布了量子計算相關教科書和視頻教程,幫助研究人員理解並使用其量子計算最新成果。

6.谷歌在《自然》期刊發表其量子計算機最新成果

2019年10月,谷歌在《自然》期刊發表關於量子計算機最新成果的文章。谷歌的研究人員開發出新型54比特量子處理器Sycamore,以此構建的量子計算機能在200秒完成特定計算任務,而目前最先進的超級計算機需要一萬年才能完成該任務。該研究成果首次證明了量子計算機遠超傳統計算機的優越性能,是計算機領域的裡程碑事件,但量子計算機從實驗室到實際應用仍然有很長的路要走。

7.中國量子計算研究團隊突破量子計算模擬算法

2019年11月,國防科技大學、解放軍信息工程大學等高校及科研機構組成的量子計算研究團隊提出一種依賴量子糾纏度的量子計算模擬算法,並利用該算法開發出通用量子線路模擬器,實現了對隨機量子線路採樣問題的模擬。研究人員在「天河二號」超級計算機上測試了49、64、81和100等不同數目量子比特在不同量子線路深度下的問題實例,結果顯示,該算法的計算性能達到國際領先水平。研究人員表示,該量子線路模擬器可用於評測量子計算機性能,將促進量子計算進一步發展。

相關焦點

  • 成功在經典計算機中模擬了量子計算機特性,量子計算機的真正原理
    本文參加百家號科學#了不起的前沿科技#系列徵文科學家已經展示了量子計算機的真正工作原理,並成功地在經典計算機中模擬了量子計算機的特性,結果應該在決定如何建造量子計算機方面具有非常重要的意義。建造超高速和強大量子計算機的夢想再次成為焦點,世界各地的研究都投入了大量資源。
  • 量子計算機簡史
    Peter Shor1994年,AT&T公司的Peter Shor博士發現了大整數質因數分解的有效量子算法,理論上證明了量子優越性。所謂量子優越性(某些場合被稱為量子霸權)是指量子計算機在處理數學問題時,比經典計算機更快。關於Shor算法的詳細介紹,大家可以看我的文章《量子計算機如何破解密碼》。
  • 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。
  • 我國量子計算機誕生,比美量子計算機快多少?軍事領域有什麼用?
    在人們的傳統認知當中,世界其實是由物質構成的,但是量子理論的出現,很有可能會推翻人們的這種傳統認知,將哲學上升到一個全新的高度上去。近些年我國也在研製自己的量子技術,經過我國科學家幾年的研究與努力,就在上個月,我國的量子計算機技術再一次得到了突破,我國自行研製的量子計算機「九章」誕生。
  • 量子計算機「九章」問世,美科學家表示不樂意
    科學技術的發展水平在一定程度上也代表著一個國家的綜合實力,而超級計算機也是科技發展中最先進的技術。這無疑是世界各國必須爭奪的一個重要領域。在過去的20年裡,中國在超級計算機領域的研究中一直在奮起直追,不甘落後,我們已經走了很長的路。
  • 新興的「概率計算機」會彌合計算機和量子計算機之間的差距?
    本文參加百家號科學#了不起的前沿科技#系列徵文量子計算機可能還需要幾十年才能做到解決今天經典計算機不夠快或效率不足以解決的問題,但新興的「概率計算機」可能會彌合經典計算和量子計算之間的差距。普渡大學和日本東北大學工程師建造了第一個硬體演示概率計算機的基本單元(稱為p位),如何能夠執行通常需要量子計算機執行的計算。其研究成果發表在《自然》上期刊上,引入了一種設備,作為構建概率計算機的基礎。以更有效地解決藥物研究、加密和網絡安全、金融服務、數據分析和供應鏈物流等領域的問題。經典計算機以稱為比特的0和1形式存儲和使用信息。
  • 百年的超越:量子物理學與量子計算機
    但是在這裡,按照經典物理學的解釋,電子在運動的過程中,是要不斷的輻射電磁波能量的,最終會導致它能量喪失、會墜入到原子核當中。這顯然和實際的結果是不符合的。波爾的電子軌道理論光譜得到的電子軌道的分布當時這個問題困擾了無數的物理學家:電子是如何維持軌道的?
  • 量子計算機原理與退火算法的通俗解釋
    [6]過去幾十年裡,摩爾定律似乎像數學中的定理一樣是一個恆成立的事實,但事實證明,從2013年年底以來,元器件的增長倍數已經放緩,三年才可以增長一倍。對於元器件的逐漸密集,總會達到一個極限,人們在思考如何面對這個問題。而量子計算機步入了人們的視野,在2014年,第一臺商用量子計算機已經出產,強大的信息處理能力得到了谷歌、微軟等世界級企業的認可,已經開始將量子計算機應用到研發與開放中。
  • 如何將量子計算機變成終極隨機生成器
    在計算機科學家的聚會上說「量子至上」這個詞時,人們的眼睛可能會翻白眼。這個短語指的是量子計算機將很快跨越一個閾值,在這個閾值中,量子計算機將相對輕鬆地執行對經典計算機來說極其困難的任務。直到最近,人們還認為這些任務在現實生活中幾乎沒有什麼用處,因此對此不屑一顧。
  • 中科大「九章」量子計算機 技術獨步全球 如何實現量子制霸?
    封面中科大量子計算有哪些優勢?我國量子計算機是什麼水平?本期視頻,為您解答!首先,為了增強印象,咱們上實物,量子計算機長啥樣?直觀上看,量子計算機其實是一堆的光透鏡進行光路的反射和幹涉。咱們嘗試分下面幾個部分解讀一下:1. 什麼是量子2. 什麼是量子計算機3. 量子計算機可以做什麼?4. 我國有多厲害!
  • 你知道什麼是量子計算機嗎?
    12月4日,《科學》雜誌公布,中國研究團隊構建的量子計算機「九章」,實現了對玻色採樣問題的快速求解,其計算速度比目前最快的超級計算機快一百萬億倍!「九章」量子計算機是如何通過量子計算達到「超快」的計算速度的?02量子計算機如何「超快」計算?
  • 中國量子計算機的崛起
    當時,理論物理國際期刊收到了一篇題為《利用計算機模擬物理學》的論文[4]:△ 費恩曼在1981年提交的論文中提到了量子計算機。(圖片來源:Feynman)這篇論文的作者是諾貝爾物理學獎得主費恩曼,他在論文中首次提到了一種全新的計算機——量子計算機(Quantum Computer)。
  • 如何製造終極隨機數生成器?只要兩個量子計算機
    量子優勢是指,一臺量子計算機能夠輕鬆地解決那些傳統計算機無法解決的某些特定的難問題,從而超越傳統計算機。然而遺憾的是,這些所謂量子計算機能輕鬆解決的難問題在現實中並沒有太多用武之地,這也就不奇怪為何會遭到白眼了。 但是,現在有傳言說,Google 的量子處理器將能夠實現這一目標。量子優勢終於能夠在一個方面得以應用——純隨機數生成。
  • 更精確的量子計算機!生活在量子世界的邊緣
    博科園:本文為量子物理學類量子物理學在小範圍內設定了支配宇宙的定律,利用量子現象的能力可能會促使像量子計算機這樣的機器,它們被預測能夠比傳統計算機更快地執行某些計算。構建量子處理器的一個主要問題是實時跟蹤和控制量子系統是一項困難的任務,因為量子系統極其脆弱:不小心操縱這些系統會在最終結果中引入重大錯誤。阿爾託大學一個研究小組的新研究工作可能會帶來精確的量子計算機。研究人員報告表示:他們在一個定製設計的叫做transmon電路中控制量子現象。將transmon晶片冷卻到絕對零度以上千分之幾的溫度就會產生量子態,晶片的行為就像一個人造原子。
  • 科普:量子計算機是這樣計算的
    當您看了這兩篇D-Wave公司的文章,您就會明白:什麼是量子計算機、它是如何實現和工作的、它長得什麼樣、解決什麼類型的問題等……D-Wave系統公司,是世界上第一個量產量子計算機的公司,堪稱量子計算機的鼻祖。本文及下一篇文章都是翻譯他們寫的科普文章《量子計算入門》和《D-Wave量子計算機硬體介紹》,李電匠在此逐段逐段的翻譯整合如下,之前的分開翻譯的部分,請進入歷史消息中查找。
  • 中國造出第一臺量子計算機糾偏:量子計算的邏輯、價值,以及距離
    由於它的概念界定辦法僅僅是利用了量子規則完成的計算設備,所以第一臺量子計算機的定義也非常模糊,很難得到公認。發展量子計算機的方式也各有不同,比如中科院發布的量子計算機是以光子理論完成的「光離子計算機」,其他囚禁離子技術、量子位元超導電路技術也都在持續深挖中。如果算上相對小眾的量子計算機實現方式的話,恐怕很難統計目前世界上有多少種量子計算機。
  • 量子計算機可以做什麼?
    作品以大學師生的問答對談開始,選取「時間」作為跨學科討論的媒介,聯結起數學、天文、信息技術、音樂、生物、物理等不同學科,一來一往的對話中隱含了作者精心設置的問題,輔以精心製作的插圖和經過嚴謹考證的學術資料。閱讀這本書,你將親密接觸到祖衝之、朱載堉、龐加萊、普萊斯、莊子、惠更斯、博爾赫斯等古今中外的科學家和思想家,了解到重大的科學觀念和發明是如何產生、流變並推動歷史的。
  • 新研究藉助神經網絡來查明大型量子計算機中的量子點位
    ▼ 迄今為止,量子計算機的應用仍相對有限,但研究人員正在努力嘗試擴大其規模。基於矽量子位的可容錯量子計算機體系結構的一種構建方法,是將單個磷原子放置在 2D 網格上。接著通過納米電子線,控制一兩個量子比特的邏輯門來執行計算。
  • 九章量子計算機實現量子霸權?
    他可以代表人類在計算技術上的突破,但不能代表量子計算機暴打一切計算機,主要因為人類現在數學還太菜了,沒辦法證明這個道理,只是憑經驗覺得量子計算機更強。現在學界提到量子霸權的地方普遍都換成了量子優勢或者量子優越性代表,它只是人類對之前那可憐的計算能力的一點突破。
  • 量子計算機的性能何時能超越傳統計算機?
    如果率先掌握量子技術,將有利於提升國家的競爭力。量子計算的前景在20世紀80年代首次得到認可,但至今仍未實現。量子計算機難以設計、建造和編程。其中,相干性、量子損失是巨大的挑戰,這對量子計算機的運營至關重要,這可能會導致重要程序在運營之前系統就崩潰。