中國量子計算機僅能每秒5萬次加法運算,為何還能轟動世界?

2020-11-07 趣文總匯

量子是目前信息技術的最前沿,最熱門的研究領域,尤其是在量子計算機和量子通訊這兩大塊,一個將會創造世界上運算速度最快的超級計算機;另一個將會創造現有技術不可能攻克的防護。這對國防工業和戰場通訊等多方面,具有深遠影響。

早在2017年5月3日,中國科學院對外宣布了一個最新成果,我國兩臺量子核算原型機面世,這兩臺原型機由中科大、中國科學院-阿里巴巴量子核算實驗室、浙江大學、中科院物理所等單位或公司聯合研製。標誌著第一臺能夠超越人類第一臺計算機的量子計算機已經誕生。

在光量子計算方面,利用自主發展的綜合性能國際最優的量子點單光子源,通過電控可編程的光量子線路,構建了針對多光子玻色取樣任務的光量子計算原型機。

該計算機在全球首次實現了10個超導量子比特的高精度操縱,運行速度比人類第一臺電子管計算機( ENIAC)和第一臺電晶體計算機(TRADIC)快10到100倍。

中國這次低調透露了軍工尖端技術的領域的重大突破。根據中科院對外宣布的結果,光量子計算原型機的性能相當於誕生於1946年的人類第一臺正式電子計算機,電子數字積分通用計算機ENIAC」埃尼阿克「運算能力的10倍。

埃尼阿克計算機的實際能力,大約是每秒5000次加法運算,就算是它的10倍,也就是每秒50000次加法運算,這個計算能力都比不上大家手中的小型計算器,很多手持的函數計算器,每秒都可以完成10萬次的加法運算,甚至更多。

就這麼一臺性能趕不上計算器,僅比70年前電腦快10倍東西,卻被美國《大眾科學》雜誌的編輯認可為是可以改變世界的科技新成果。因為中國這次實現了10個超導量子比特操作,打破了美國人保持的9個超導量子比特的操作記錄。

從短期來看,美國暫時沒有可能趕超這一技術,中國大約領先美國10年。根據中國公布的計劃,在2017年完成10超導量子比特的原型驗證後,到2020年,完成20比特的技術領域稱霸。而如果能夠掌握50超導量子比特的技術,那麼運算能力將會超過現在全球的第一的超級計算機——神威·太湖之光,運算能力12億億次。

現在公布的量子計算機只是個理論驗證模型,不是通用機。想讓它成為一個真正可用的工程計算機,可能需要20年左右。不過中國的量子技術的實用化近程一直沒有放鬆,除在理論領域大規模實踐以外,在量子技術實際應用方面中國也走在世界前列。在量子計算機的內存領域,中國已經做到225個存儲器的能力,今後量子計算機的加速發展會成幾何倍數。

未來真正大規模應用的量子計算機會帶來顛覆世界的變化,可以精確分析和預測長期天氣預報,解析分子合成等材料領域,在軍事上,以往需要花費大量時間來進行的密碼解析工作會變得更容易,大型數位化模擬風動、核武器模擬技術等等都會收益,最終將會為人工智慧領域帶來突破性進展,現在中國已經處在了這一領域的最前沿。

過去,在幾乎所有科技領域,我們都是跟隨者,是別人制定規則,我們在遵循規則。在科技領域,擁有技術領先就擁有規則制定權,就擁有更多智慧財產權,擁有規則制定權和智慧財產權意味著在未來產業化進程中將會獲得巨大利益。現在,在量子通信、量子計算機兩個高精尖的領域,我們都實現了領先,未來一旦都能實現,對中國來說具有的戰略意義和現實意義無可估量。

近些年,中國在航天、軍工、造船、航空、高鐵、電子信息、計算機、通信等領域取得了全面突破,中國在科技領域正從西方的跟隨者轉變為第一集團的領跑者,這其中的意義是顛覆性的。

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    在座很多小學生朋友們都會乘法口訣表吧,隨便問一下八八等於多少,每個人都能回答出來八八六十四。但是,歐美的學生是不會的,他完全不知道,因為他沒有這個東西,所以這個事情他怎麼做呢?他只能8+8扒著手指頭算或者使用計算器。
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    這臺計算器使用了17840支電子管,大小為80英尺×8英尺,重達28t(噸),功耗為170kW,其運算速度為每秒5000次的加法運算,造價為487000美元。ENIAC的問世具有劃時代的意義,表明電子計算機時代的到來。在以後60多年裡,計算機技術以驚人的速度發展,在人類科技史上還沒有哪一個學科可以與電子計算機技術的發展速度相提並論。
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  • 量子計算機厲害到什麼程度,我們還要多久才能用上它?
    來自Google在這之前很多人對計算機的概念還停留在電子時代,從上世紀50年代馮諾依曼的第一臺電子計算機開始到今天的高性能PC,人們見證了計算機的飛速發展,電子計算機發展到今天,足有70年了,我們還能看到計算機的運算速度依然呈現著摩爾指數上升,每過18個月周期,
  • 計算的極限——黑洞計算機
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  • 量子計算機究竟是什麼?
    這就是量子計算機高速的原因:同時對所有概率進行運算,這是真正的,並行運算。 經過以上操作,量子計算機的四枚硬幣得到了一個疊加態:12.5% 的(000 1+001 0+010 1+011 0+100 1+101 0+110 1+111 0)。
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    實際上世界各國在人工智慧、量子計算、半導體和無人駕駛領域也正展開激烈競爭。 就拿被比作算力領域「5G」的量子計算來說,已經被諸國視為科技PK的「必爭之地」:歐盟投入11.6億美元實施量子旗艦計劃、印度計劃5年內投資10億美元用於量子計算研究、日本計劃10年內在量子計算領域投資3.6億美元、英國投入2.5億美元在牛津大學等高校建立量子研究中心培養人才…… 那麼一向在全球科技競賽中保持領先地位的中國和美國
  • 中國成功研製千萬億次超級計算機「天河一號」
    峰值性能1206萬億次是質的飛躍    2008年9月下線的中國第一臺超百萬億次超級計算機「曙光5000A」,運算峰值速度為每秒230萬億次。一年後,隨著「天河一號」研製成功,中國高性能計算機的峰值性能提升到了每秒1206萬億次。
  • 量子計算機的運算能力將會有多恐怖?
    量子計算機來了,它的運算似乎可以用指數的指數級增長來形容,即2的冪的冪的速度,這將是人類處理信息顛覆性的手段。前段時間,谷歌人工智慧量子實驗室的主任科學家Hartmut Neven提出了關於量子計算的「Neven 定律」:如果說傳統計算機遵循摩爾定律,運算能力以指數級增長,那麼量子計算機的運算能力會以相對傳統計算機的指數的指數級增長,即雙重指數增長。
  • 量子計算機究竟是什麼
    經典計算機需要運行八遍,而量子計算機只要一遍。這就是量子計算機高速的原因:同時對所有概率進行運算,這是真正的,並行運算。如果運氣不好,第二次結果和上次一樣就白算了,得運行第三次……不知猴年馬月,才能集齊所有解。 回到現實,這就是量子算法面臨的問題之一。即便優化算法,讓它每次輸出不一樣的結果,也至少需要四次才能得到完整的答案。比起經典計算機的八次,似乎沒有簡便多少。 畢竟,量子計算機並非神器,它的算力只在部分問題上一騎絕塵。
  • 看「九章」量子計算機,回顧世界計算機速度的激烈競賽
    在計算機史上,中國是後來之輩,能取得這樣的成就確實令人驕傲,也足以鼓舞后代們再接再厲。我們不妨來回顧一下世界計算機計算能力的發展歷程。全球有共有224個國家和地區,但是能進入世界最快計算機榜單的國家數量真是少之又少,而能搶到榜首位置的國家,算下來只有4個,依次是:德國、美國、日本、中國,真是一個巴掌都能數過來。德國是世界上最早研製計算機的國家,從1938年到1944年,德國孤零零地被記錄在全球計算機計算最快速度的版單上。
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    12月3日,中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等科學家組成的科研團隊,利用"九章"量子計算機原型機成功完成了"高斯玻色採樣"問題的快速求解。論文於《科學》周刊發布後引起了學術界的轟動,"九章"遠超當下經典計算機和其他量子計算機原型的強大算力使得中國一舉成為了量子計算機技術新興國家。
  • 實現「量子霸權」:了不起的「九章」計算機
    據悉,該計算機一分鐘完成的任務,超級計算機需要約一億年才能完成。而與谷歌去年發布的量子計算原型機「懸鈴木」相比,「九章」的計算速度快了一百億倍。「九章」的出現使我國成功獲得了「量子霸權」。「九章」為何這麼快?