超快的!超酷的!它來了!

2020-12-08 新華網客戶端

  

  12月4日,中國科學技術大學宣布該校潘建偉、陸朝陽等人成功構建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。這一突破使我國成為全球第二個實現「量子優越性」的國家。而「九章」的名字取自我國古代非常重要的數學專著《九章算術》。

  「量子」是個啥?

  量子是什麼?根據量子理論,量子是構成物質的最基本單元,是能量的最基本攜帶者。我們中學物理書上提到的分子、原子、電子,其實都是量子的不同形式。可以說,我們的世界由量子組成,我們每個人都是「24K」純量子產品。

  而在量子世界裡,一切都是不確定的。一個粒子在量子世界裡位置、狀態等變化是隨機的,無法預知和判斷。

  舉個更形象的例子,從廣州到北京,可以坐高鐵,也可以坐飛機。到北京後,別人問你是怎麼來的,你說坐高鐵,那就肯定不會是坐飛機了。這就是具有確定性的經典物理世界。在量子世界中,在特定的環境下,就會存在既坐了高鐵,也坐了飛機,兩條路一起來的「量子疊加」現象。量子的這些特性給了它突破經典技術極限的可能,科學家們正在加緊研發各種量子器件,希望能夠為我們服務。

  這是光量子幹涉實物圖:左下方為輸入光學部分,右下方為鎖相光路,上方共輸出100個光學模式,分別通過低損耗單模光纖與100超導單光子探測器連接。新華社發

  「量子計算機」強在哪?

  顧名思義,量子計算機可以利用量子的特性進行計算,而這種特性就是「量子疊加」,讓量子可以實現並行計算。目前我們常用的計算機,一次只能處理2的N次方個數據中的其中一個,這相當於一個擁有一雙手的人,一個時間段只能做一件事情;而量子並行計算原理上能夠對這2的N次方個數據同時進行處理,可以同時做2的N次方雙手可以做的事情。

  去年9月,美國谷歌公司推出53個量子比特的計算機「懸鈴木」,對一個數學算法的計算只需200秒,而當時世界最快的超級計算機「頂峰」需2天,實現了「量子計算優越性」。不過,「懸鈴木」所能處理的問題,當樣本數量不斷增大時,它的優越性就會逐漸消失甚至變得反而不如經典計算機了。

  近期,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」。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。等效來看,「九章」的計算速度比「懸鈴木」快100億倍,並彌補了「懸鈴木」的量子計算優越性依賴於樣本數量的技術漏洞。

這是光量子幹涉示意圖。新華社發

  「量子計算機」未來有什麼用?

  量子計算機未來的應用範圍很廣泛。在天文領域,量子計算機可以處理海量的天文數據,發現更多的行星。在天氣預報方面,量子計算機可以同時計算大量數據,準確給出颱風、雷暴等惡劣天氣在何時何地出現,可以有效防範災害。量子計算機還可能輔助藥物研發,快速計算出需要的數據,加快藥物的研究。

  與通用計算機相比,「九章」還只是「單項冠軍」。但其超強算力,在圖論、機器學習、量子化學等領域具有潛在應用價值。相信在未來,「九章」還會給我們帶來更多的驚喜。

  (文/袁晗 實習生 周樞閣)

     特別鳴謝:中國科學技術大學李力老師、徐洋老師

     文字來源:新華社、央視、澎湃、中青在線

   

超快的!超酷的!它來了!-新華網

010020100020000000000000011101141210916667

相關焦點

  • 現場聽男人花,原唱黃勇來了,超酷的感覺
    現場聽男人花,原唱黃勇來了,超酷的感覺 2020-12-01 00:00
  • 超酷!蘋果 Apple Glass 智能眼鏡,全新 rOS 作業系統曝光
    VR 眼鏡,該新品命名為 Apple Glass ,該眼鏡將運行全新作業系統 real OS;不過天風國際分析師郭老師表示,蘋果 AR 眼鏡 Apple Glass 最快也要等到 2022 年才會出現!
  • 社畜青年,其實你「服役」的樣子超酷的!
    社畜們,其實你努力生活的樣子,超酷的!點擊圖片 直接購買社畜(しゃちく)日劇《我們無法成為野獸》裡,新垣結衣扮演了一個兢兢業業卻還是處處遇挫的苦逼職場人,為廣大社畜傾情代言,社畜日常被曝光,廣大社畜都懷疑有人在偷窺自己的生活。
  • 酷酷教你畫超酷的皮卡丘!
    相信大家小的時候一定非常喜歡看動畫片吧,那今天酷酷來教大家如何使用python語言繪製一個酷酷的皮卡丘吧。首先給大家介紹一下python當中的海龜製圖。這個海龜帶著一隻鋼筆,我們可以讓海龜無論移動到哪都使用這隻鋼筆來繪製線條。通過編寫代碼,以各種很酷的模式移動海龜,我們可以繪製出令人驚奇的圖片。使用海龜作圖,我們不僅能夠只用幾行代碼就創建出令人印象深刻的視覺效果,而且還可以跟隨海龜看看每行代碼如何影響到它的移動。這能夠幫助我們理解代碼的邏輯。所以海龜作圖也常被用作新手學習 Python 的一種方式。
  • 組圖:蒂爾達·斯文頓威尼斯紅毯 著魚尾裙舉黃金面罩超酷
    當地時間2020年9月2日,威尼斯,第77屆威尼斯電影節,本屆電影節終身成就獎得主蒂爾達·斯文頓(Tilda Swinton)著CHANEL白色娃娃衫搭配魚尾裙優雅端莊,舉黃金面罩超酷。當地時間2020年9月2日,威尼斯,第77屆威尼斯電影節,開幕式紅毯,蒂爾達·斯文頓舉黃金面罩超酷。當地時間2020年9月2日,威尼斯,第77屆威尼斯電影節,開幕式紅毯,蒂爾達·斯文頓著CHANEL白色娃娃衫搭配魚尾裙優雅端莊。當地時間2020年9月2日,威尼斯,第77屆威尼斯電影節,開幕式紅毯,蒂爾達·斯文頓舉黃金面罩超酷。
  • 審稿超快的國內期刊匯總,快來Pick一下!
    為了幫助大家在這個環節儘可能節省時間,做到心中有數,今天就給大家盤點一下那些審稿周期較短,審稿速度較快的雜誌,希望對大家有幫助。 之前做過一期生物醫學類SCI期刊(審稿超快的SCI期刊匯總,總有你需要的!)、 一期藥學類SCI期刊(審稿超快的SCI期刊匯總,第二彈!)
  • 超酷的手機九宮格解鎖圖案匯總
    超酷的手機九宮格解鎖圖案匯總
  • 超快光學:沒有最快,只有更快
    雷射是20世界人類的重大發明之一,被稱為「超亮的光」,超短雷射在我們的生活中發揮著巨大的作用,可以用於製造超快的相機、超準的時鐘。今天,我們就來一窺廬山真面吧!雷射按工作方式可分為連續雷射和脈衝雷射。雷射技術的發展不斷衝擊「最小脈衝寬度」的極限,真可謂「沒有最快,只有更快」。超快超強光學和其他相關學科也隨之不斷被推向新的發展高度。我們知道,要想探測隨時間變化的一個快速過程,只能採用比此過程更短的閃光進行拍照。
  • [圖+視頻]超酷玩具:用iPhone控制的遙控直升機
    您大可不必再去學習日式和美式的傳統遙控器,只需要像玩iPhone遊戲一樣傾斜機身就可以控制,這種遙控直升機充電一小時大約可以連飛15分鐘,並且有意思的是,如果它超出遙控範圍也不會失控,而是會懸停一分鐘,直到你重新走進遙控範圍,不過目前的壞處是這種飛機的自我穩定系統只能在靜止空氣或小風環境下運作,風一大的話麻煩就會很大。
  • 小夥製造超酷機械假肢,不僅能為手機充電,還裝備了無人機
    小夥製造超酷機械假肢,不僅能為手機充電,還裝備了無人機 2020-11-18 13
  • 《蘋果核戰記續篇》:超猛超酷超空
    當然,當年看《蘋果核戰記》的感受還是很震撼的,威猛的機甲設置(雖然布裡阿諾斯同學那兩個「耳朵」看起來比較「兔兒爺」^_^)與超酷的動作戰鬥場面,讓人熱血沸騰。早就聽說續篇要出來,幾乎是迫不及待地拿到了藍光高清版。  事實證明,這4年的等待還是值得的。
  • 數學+物理公式的超酷表白
    數學公式的超酷表白 1.r=a(1-sinθ) 據說這是笛卡爾死前寄出的最後一封情書的內容,這裡面隱藏著一個刻骨銘心的秘密。
  • 巨型章魚現身易北河畔,來自漢堡音樂廳的超酷新年祝福
    that supports HTML5 video 巨型章魚現身易北河畔,來自漢堡音樂廳的超酷新年祝福
  • 超快雷射風口來臨,盤點全球超快雷射企業—中國篇
    隨著超短脈衝啁啾放大技術(CPA)的出現使雷射的強度得到大大提高,超快雷射出現在人們的視線之中,它具備獨特的超短脈衝、超強特性,超快雷射能夠聚焦到超細微空間區域,同時具有極高峰值功率和極短的雷射脈衝,加工過程中不會對所涉及的空間範圍的周圍材料造成影響,從而做到了加工的「超精細」,超快
  • 日本發明了一款超酷的機械臂
    日本發明了一款超酷的機械臂 從小我們就知道,人類的話,是兩隻手兩隻腳一個腦袋。在現代社會大多數情況下,手的作用要更明顯一些。 最近,日本東京大學和日本應慶大學的研究人員開發出一款名為Metalimbs的可穿戴機械臂,讓使用者通過腿來控制,而且可以根據自己的使用需求增加數量。
  • 超酷BOSS戰 《傳奇世界》海底最具挑戰性玩法
    超酷BOSS戰!《傳奇世界》海底最具挑戰性玩法2011年伊始,在《傳奇世界》中玩什麼最刺激最能激起挑戰欲望呢,唯有潛入海底深處與最強BOSS一爭高下!
  • 超快雷射器即將走出實驗室
    DARPA正尋求資金資助項目,通過公司的PULSE(超快雷射器科學和工廠項目,Program in Ultrafast Laser Science and Engineering)基礎研究項目,開發超快雷射器應用,如微波產生、光學倍增傳遞、雷射驅動二次光源產生和阿秒科學。
  • 一顆微小的超冷矮星釋放了10000倍太陽耀斑的超級耀斑
    小、暗淡,不起眼,它幾乎沒有引起注意,直到它大發脾氣。2018年臨近尾聲前幾天,北京興隆天文臺的地面廣角相機(GWAC)提醒研究人員注意一個值得關注的突發光。在僅僅一分鐘就達到頂峰後,整個事件——一個被稱為GWAC181229A的耀斑——持續了幾個小時。但考慮到它來自哪裡,這將是一個值得考慮將其記錄在世界記錄中。
  • 助力超快,共享未來!
    在「新型光纖、光纖設備和光纖放大器」專題論壇中,烽火通信產品經理曾凡球應邀發表了《光子晶體光纖在超快光纖雷射器中的應用》的演講,與參會同仁共話超快光纖技術及發展趨勢,分享了烽火在超快領域高端應用的研發及製造成果。
  • 追蹤超快磁態變化的新方法
    Dmitry Turchinovich教授(左)與Wentao Zhang展示了測試磁態超快變化的方法。研究人員測定了涉及超快電子和聲學過程的鐵納米膜中的磁化動力學信息。《自然·通訊》雜誌8月25日發文稱,來自德國比勒費爾德大學、瑞典烏普薩拉大學、法國斯特拉斯堡大學和上海科技大學等機構的研究人員通過觀測伴隨磁化變化的太赫茲輻射,精確測定了材料中磁性狀態的超快變化。磁存儲器不僅需要通過縮小磁位尺寸獲得更大的容量,運行速度也越來越快。原則上講,磁位是可以翻轉的:在近1皮秒的超短時間尺度上,磁位的0/1狀態能夠快速切換。