我國量子計算機領域創造多個世界紀錄,美國將發布最強量子計算機

2021-01-09 失落代號

前不久,美國的霍尼韋爾宣布在量子計算領域取得突破,將在未來三個月內發布全球最強大的量子計算機,挑戰谷歌的「量子霸權」!

很多人之前可能沒怎麼聽說過霍尼韋爾,在中國新型冠狀病毒爆發期間,很多中國人對霍尼韋爾的第一印象就是「口罩製造商」。但事實是,霍尼韋爾是一家多元化的製造企業,如果你留意你家門禁系統或者安防系統時候,可能就會發現霍尼韋爾(Honeywell )的品牌,在樓宇控制這一塊,它還是大名鼎鼎的。而且它還涉及工業控制、渦輪增壓、汽車產品等領域,口罩生產業務其實只是它一個副業而已。

本次霍尼韋爾聲稱,其將在未來三個月內發布全球量子體積(Quantum Volume)最強大的量子計算機,量子體積至少為64,是目前世界排名第一IBM量子計算機的一倍!量子體積,是IBM提出用于衡量量子計算機強大程度的一個專用性能指標,其影響因素包括量子比特數、門和測量誤差、設備交叉通信、以及設備連接和電路編譯效率等。

目前量子計算機量子體積最大的是IBM,自從2017年展示了量子體積為4的5量子位計算機(Tenerite)後,保持著每年將量子計算機性能提高一倍的進展速度,2018年推出8量子體積,2019年為16量子體積,而2020年1月9日,IBM再次宣布其量子計算機性能增加一倍,達到32量子體積。

量子計算機相對於經典計算機的優勢一直被人們所樂道,但是一直到谷歌宣布「量子霸權」,才算是人類真正意義上實現了超越經典計算機的量子計算機。谷歌所謂「量子霸權」並不是說谷歌在量子這一塊獨霸天下,可以理解為相對於傳統計算機的「量子優勢」,霸權名稱只是更加吸人眼球罷了。谷歌宣稱的「量子霸權」,是在其搭建53量子位量子計算機上實現了只用200秒,便可以達到當前排名第一的超級計算機處理1萬年的運算結果,從實踐上證明了量子計算機的優勢。谷歌「量子霸權」報告已經獲得科學界認可,將成為量子科學的分水嶺。

雖然無論是谷歌還是IBM,他們的量子計算機研究進展都很神速,但是距離真正能投入實際使用,替代經典計算機,還是有不少距離。IBM公布的第一臺商用量子計算機IBM Q System One,其量子體積為16,體積比一般桌上型電腦要大,但是運算能力還不如一個主流的手機。不過根據量子計算機的「摩爾定律」,以及IBM量子計算機的性能將每年提高一倍來看,不用幾年,量子計算機將在商業領域超越經典計算機。

而這次霍尼韋爾可不僅僅是口頭吹牛,還發布了相關論文,展示了量子電荷耦合器(QCCD)的架構,以此來描述其量子計算的能力。其實霍尼韋爾公司在量子計算方面已經布局了十餘年,但是直到 2018 年,霍尼韋爾才宣布了其量子計算能力。在 2019 年年底,霍尼韋爾和微軟合作,為霍尼韋爾量子計算機提供雲接入服務。

因此,霍尼韋爾宣傳未來三個月內發布最強的量子計算機,還是值得期待的。而對於霍尼韋爾研發量子計算機的意義,霍尼韋爾董事長兼執行長杜瑞哲表示:量子計算能夠應對複雜的科學和商業挑戰,推動計算能力、運營成本和速度的逐步改進。由此,材料公司將探索新的分子結構;交通運輸公司將優化物流;金融機構將需要更快、更精確的軟體應用程式;製藥公司將加快新藥的研發……

雖然外國的量子計算機進展很快,取得眾多成功,但是我國在量子計算機也取得了眾多成功。先後創造了10個、12個、18個量子比特糾纏的新紀錄,一批科研院所和企業也在量子計算領域有相關研究或布局,可以說也達到了世界先進水平。朱曉波教授表示雖然我國在量子計算機方面和谷歌等巨頭的頂尖水平還有一定差距,但是沒有明顯代差,有望2-3年內可以迎頭趕上!

中國科學院院士、中國科學院量子信息重點實驗室主任郭光燦認為,中國要在量子計算領域迎頭趕上,有兩點是需要改變的:

一是改變現在分散的格局,因為「遊擊戰競爭不過大兵團」;

二是摒棄以論文為導向的做法,因為「如果以論文為導向的做法不改變,投入再多錢也難以趕上。

量子時代,對於大國來說,是誰也輸不起的。對於人類來說,如同經典計算機出現一樣,或者又開創了新的紀元!

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