九章的算力,憑什麼出神入化?

2020-12-23 匈奴狼山

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要200秒,而當今全球最快的超算需要6億年。瀚海狼山(匈奴狼山)原來也不相信當代的超級計算機性能有多強大,但前年的一個真實事件之後就不再懷疑。這就是當年夏季有個颱風過境狼山住所附近,而且提前至少4到5天,預報了颱風中心的路徑會在附近50公裡外近乎靜止的小範圍徘徊36小時左右,這本身是非常罕見的。因為對北方來說,颱風直接過境的概率本身不高。而且還在北方某地徘徊超過一整天加一整夜,這怎麼可能?誰能想到3到4天之後,這個颱風的中心真的就基本嚴格按照提前公布的颱風過境路徑北上,偏差居然不超過5公裡!而且就真的在50公裡外旋轉了1整天再加1夜沒怎麼動,最終又按照預測的路徑向東北方而去!

這預報的準確性真讓人心服口服。之所以如此強大,就是因為有超級計算機幫忙來做預報。現在的超算幾乎無所不能,從核爆炸模擬,到飛機設計,高鐵運行,再到日常生活中的各種大數據和行動支付,如果離開了超級電子計算機,肯定都是寸步難行。超算的運算速度本身已經超過了大多數人的想像,而現在居然說全球最強超算需要6億年才解開的問題,量子計算原型機只需要3分鐘稍多就破解。感覺這已經不是嚴肅的數學或者物理而是神話傳說。但是量子計算原型機就是這麼強大,這是客觀存在的事實。量子計算憑什麼這麼強?狼山也僅僅理解一點皮毛,這裡就講講這個皮毛。全部用比喻說明,如果和專用術語有很大的差別甚至是差錯,也僅僅作為一種幫助理解的工具,畢竟過於深入的專題實在是太難懂了。

首先說何為高斯玻色取樣。為何要讓當今最強的超算解6億年?單純什麼是高斯玻色取樣也不容易說清楚。用一個容易理解的比喻說,就是如果一個人進入一個假設的大樓裡,他進入大堂後發現裡面有兩扇門,一個人只能選擇進其中的一扇。這種選擇是任意的。這個人打開一扇門進去後,發現裡面還是兩扇門。再打開後還是2扇門。這個人假設如此打開這種門高達70層,他最後進入了一個辦公室。而進入這個大樓的人實際上不止一個,後面還有成千上萬甚至上百億的人都如此操作。最終的求解問題是:每個辦公室裡有多少人?他們都是誰?這個問題看似不複雜,其實認真想想計算量非常嚇人。因為每個人都有2的70次方的選擇可能,而且還是成百億人對2的70次方選擇不同,實際結果就是一個超級天文數字。難怪當今全球的最強超算都要算6億年才最終有結果。那麼為何量子計算原型機算出結果只用200秒呢,這就是在於量子計算的原始方法和電子計算機有本質的不同。

再舉個例子,用超算來算一個玻璃杯,從多少釐米的高度掉到水泥地上會立即破裂?這個問題看似也很簡單,但是用超算來算同樣是天文難度。玻璃杯破裂,說到底是組成玻璃杯的原子之間出現了不可挽回的巨大裂縫。超算需要對玻璃杯內部的幾億億億個原子每個單獨取樣建模。然後計算如此多的原子在受到衝擊後的連接度,要算出一個最終的結果可能也需要幾億年。但是現實中只要智力正常的人,都可以用兩三分鐘就能得到答案。這就是拿一個真實的玻璃杯,在水泥地上從低往高不斷的做撒手試驗,如果一次兩次玻璃杯沒碎了。到了一定高度肯定會碎。記錄這個首次破碎的高度就可以獲得超算幾億年算不出來的結果。說到底,這就是把自然規律當做天然的計算機。來獲得快速有效的「計算」結果。量子計算的性能超強,基本原理大致如此。

當代的所有電子計算工具都是二進位的,也就是只有1和0,用高電平和低電平來物理表示。這有利於快速運算、防幹擾和防差錯。不過這裡面有一個先天缺陷,就是自然萬物的發展和變化是連續的。而電子計算機實際上是固定取樣後再計算。雖然可以通過海量的取樣來儘量的符合事物本身的發展變化,但是取樣總量是有上限的。因此面對超級巨大的運算量。再強的超算也會傻眼。而量子計算就屬於人為創造光量子,76個光量子就等於2的76次方的變化。而且是牽一髮而動全身。等於近乎用摔杯測試這種自然規律來計算問題。計算速度就出神入化了。不過現在的量子計算只能算一些特定的問題。還不能像成熟的超算一樣算的範圍極廣。不過想想1946年,全球第一臺電子計算機剛剛發明時,每算一個新程式都要去臨時改焊電子管。因此預計量子計算成熟起來大規模被運用,並不需要再過一個74年。另外這次的厲害之處,還在於一次性製造了76個光量子,比某歌的實驗快了100億倍。與這次的速度相比,對方只能算手打算盤。

相關焦點

  • 「九章」量子計算機糾纏了嗎?
    眾所周知,造量子計算機最重要的理由是要破解RSA密碼(大質因數分解),已知用超級計算機來分解一個400位的大數大約需要60萬年,根據「九章」團隊的介紹,「九章」原型機已擁有非常強悍的計算力,超級計算機需要算1200億年的問題,「九章」只需10小時! 是騾是馬拉出來遛遛,團隊不應該首拿400位的大數小試牛刀秀肌肉?
  • 觀察|「九章」問鼎 確立我國在國際量子計算研究第一方陣地位
    在本研究中,潘建偉團隊構建的76個光子的量子計算原型機「九章」,實現了「高斯玻色取樣」任務的快速求解。「九章」的算力究竟有多強?為了核驗「九章」算得「準不準」,潘建偉團隊用超算同步驗證。「10個、20個光子的時候,結果都能對得上,到40個光子的時候超算就比較吃力了,而『九章』一直算到了76個光子。」陸朝陽告訴記者。
  • 碾壓谷歌 「量子霸權」:詳解中國量子計算原型機-九章
    實驗顯示, 當求解 5000 萬個樣本的高斯玻色取樣時,「九章」需 200 秒,而目前世界最快的超級計算機 「富嶽」需 6 億年。  不僅如此,"九章" 的表現, 也遠遠超過了 Google 去年發布的量子計算成果。
  • 「九章」攻擂「懸鈴木」,快一百億倍的量子霸權
    就在近日,中國團隊宣布量子計算機「九章」問世,挑戰谷歌「量子霸權」實現算力全球領先。「九章」作為一臺76個光子100個模式的量子計算機,其處理「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。史上第一次,一臺利用光子構建的量子計算機的表現超越了運算速度最快的經典超級計算機。
  • 200秒完成6億年工作,「九章」到底有多牛?
    我們在第一時間,求教了「九章」團隊核心成員、2019年「科學探索獎」獲獎人、中科大教授陸朝陽,只想搞清楚一個問題:「九章」,這個得名於中國古代最早數學專著《九章算術》的量子計算原型機,到底有多牛?這是「九章」給出的答案。如果將樣本擴大到100億個,「九章」只需要10小時,但超級計算機需要1200億年,而地球從誕生至今,只有約46億年。通過「九章」,量子計算的並行計算能力,全面碾壓了傳統計算機。這就是「量子優越性」,因為差距過於誇張,」量子優越性「甚至被稱為「量子霸權」。
  • 想挑戰嗎,《九章算術》你懂多少,東方自然科學的原點
    在漢到唐這一千多年間,出現了很多的算術書,取其中最有名的十本,合稱為《算經十書》:《周髀算經》、《九章算術》、《海島算經》、《張丘建算經》、《夏侯陽算經》、《五經算術》、《緝古算經》、《綴術》、《五曹算經》、《孫子算經》,其中最廣為人知的是《九章算術》。
  • 《summer愛的故事》第九章怎麼過 第九章完美圖文攻略
    導 讀 summer愛的故事第九章怎麼過?
  • 比特幣1/3算力大遷徙,中國仍控制著三分之二的算力
    >比特幣誕生於美國,普及在歐洲,而算力的65%卻在中國。其中四川省礦工所控制的算力佔全球總量的50%以上,可以說是以「省」勝「國」,其他省份如雲南、新疆和內蒙古等省,也以自己的資源、區位等優勢佔據重要位置。其他重要礦場算力集中地則包括美國、俄羅斯和哈薩克斯坦等國家和地區。
  • 《如龍極2》第九章主線怎麼做 第九章主線任務完成方法
    導 讀 如龍極2第九章打不過怎麼辦?有些玩家卡在了第九章的主線任務,這裡給大家帶來了如龍極2第九章主線任務攻略分享,一起看下文中分享吧。
  • 《忍者必須死3》第九章什麼時候出 第九章劇情上線時間
    導 讀 《忍者必須死3》第九章什麼時候出呢?具體的上線時間是什麼呢?對此,很多小夥伴還不是很了解。
  • 「九章」到底有多神
    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。「九章」到底長什麼樣在中國科學技術大學光量子實驗室,記者見到了確立中國量子計算優越性的「九章」。
  • 《另一個伊甸超越時空的貓》第九章怎麼過 第九章圖文教程
    接下來一起看下第九章攻略吧! 第九章... 另一個伊甸:超越時空的貓是一款風靡全球的日系RPG手遊。體驗穿越時空的冒險之旅。百萬字震撼人心的宏大劇情,海量美術資源與氣勢恢宏的交響樂,帶給玩家極致的視聽盛宴!接下來一起看下第九章攻略吧!
  • 趙九章:最是那一抹東方紅
    解放戰爭後期,氣象研究所被命令遷往臺灣,趙九章和所內科學家一起留下來迎接新中國的誕生,為祖國的現代氣象事業立下不可磨滅的功勳。中華人民共和國成立後,趙九章任中科院地球物理研究所所長。在趙九章主持下,該所很快發展成一個人才濟濟的科研機構。趙九章是中國人造衛星事業的倡導者和奠基人之一。從1957年起,他積極倡議發展中國自己的人造衛星。
  • 科學史微電影|《趙九章》
    今天,趙九章先生的家人把先生的「兩彈一星」功勳獎章捐贈給中國科學院國家空間科學中心,正是以趙九章為代表的老一輩科學家對空間科學的求真執著和科技報國的家國情懷,才使得「東方紅」樂曲響徹太空。 1999年9月18日,中共中央、國務院、中央軍委將「兩彈一星」功勳獎章追授於他。
  • 「九章」量子計算機問世!原陽的著名數學家也藏不住了~
    我國科學研究團隊成功構建76個光子的量子計算原型機「九章」,成為全球第二個實現「量子優越性」的國家。「九章」花200秒能完成的工作,目前世界上最快的超級計算機「富嶽」,要工作6億年。中國量子計算機原型之所以取名為「九章」,是為了紀念中國古代的一部數學專著《九章算術》。而提到《九章算術》就必然會提到一個名字——張蒼!張蒼是誰?
  • 「九章」量子計算機到底有多神
    光量子幹涉實物圖「九章」量子計算原型機實物圖「九章」量子計算原型機光路系統原理圖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。
  • 通用算力奪魁,北京超級雲計算中心的算力突破和雲端「基」遇
    而在整個社會的數位化轉型之下,計算力成為重要的支撐,計算力就是生產力成為共識。超級計算需要超級算力,超算是各國競相角逐的科技制高點,也是國家綜合科技實力的體現。在全球前500的超算當中,中國廠商已經佔據了數量上的絕對優勢。而除了全球超算TOP500之外,中國超算自己的榜單也正在煥發越來越重要的影響力。
  • 中國量子計算原型機九章問世 實現200秒突破
    物聯網智庫 整理髮布轉載請註明來源和出處導  讀中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等組成的研究團隊,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,構建了76個光子的量子計算原型機「九章」,實現了具有實用前景的「高斯玻色取樣」任務的快速求解。
  • 算力「卡路裡」 發展「加速度」
    瀏覽器版本過低,暫不支持視頻播放  近日,17位中外院士、1位圖靈獎獲得者、百餘名政企高層匯聚「銀河」「天河」超級計算機的故鄉長沙,共謀提升先進「算力」,推動新興「    數字賦能先融者贏    掌握「算力」推進數位化、智能化並融合先進服務業,對佔領相關產業制高點至關重要。擁有一批國家產業名片的湖南,就是一個鮮活生動的案例。
  • 幣安區塊101丨算力360聯合創始人張璐:「雲算力」女神的連續創業心得
    2020年6月15日,幣安七七對話算力360聯合創始人張璐Daisy,創辦了全球首家支持礦機實物交割的大宗算力雲挖礦平臺——算力360,為各類投資者提供一站式挖礦服務。她認為普通用戶一定要選擇:1、有品牌背書的雲算力產品,穩定靠譜是第一位。2、然後再挑電費/礦機價格性價比高的品牌,3、選擇長期能挖到報廢的產品而非租賃產品,才能獲得挖礦紅利。