太湖之光燒錢了？！關於「九章」量子計算機的7條冷八卦
2020-12-14 風雲之聲關注風雲之聲
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導讀
儘管「九章」的算力快得驚人，但它只是在量子計算第一階段樹起了一座裡程碑，未來的路還很長。
九章
12月4日凌晨，中國科學技術大學宣布該校潘建偉、陸朝陽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。這一突破使我國成為全球第二個實現「量子優越性」的國家，中國科學家實現「量子計算優越性」裡程碑。
看著凌晨3點這個發布時間，
測量君不由感嘆，
不光科研隊伍這麼強......
中國科大公眾號的小編都是不用睡覺的嗎……
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量子計算機具有超快並行計算能力，它通過特定算法在一些重大問題方面實現指數級別的加速。「九章」解決的「高斯玻色取樣」問題就是一種。
「高斯玻色取樣」是一個計算概率分布的算法，可用於編碼和求解多種問題。其計算難度呈指數增長，很容易超出目前超級計算機的計算能力，適合量子計算機來探索解決。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。
美國麻省理工學院副教授，青年科學家總統獎、斯隆獎得主德克·英格倫評價說，潘建偉團隊的研究「是一個劃時代的成果」，是「開發中型量子計算機的裡程碑」。
維也納大學教授、美國物理學會會士菲利普·沃爾澤也認為：「他們在實驗中拿到了目前最強經典計算機萬億年才能給出的計算結果，為量子計算機的超強能力給出了強有力的證明。」
新華社：《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》
http://www.xinhuanet.com/politics/2020-12/06/c_1126826347.htm
咳咳！但今天測量君不是要給大家科普，
而是和大家聊一聊和「九章」有關的那些 「八卦」。
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「九章」之名的由來
之所以將這臺量子計算機命名為「九章」，
是為了紀念中國古代數學專著《九章算術》。
《九章算術》為中國古代張蒼、耿壽昌所撰寫的一部數學專著。
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作為一本綜合性的歷史著作，是當時世界上最簡練有效的應用數學，它的出現標誌中國古代數學形成了完整的體系。
在看到這一官方說法之前，
測量君2號大開腦洞猜測了幾種可能性
……
猜測一：「趙九章」
趙九章出生於1907年，
是東方紅1號衛星總設計師，兩彈一星元勳。
1953年，中國科學考察團出國考察。
途中華羅庚出上聯"三強韓趙魏"，
讓同行的錢三強、趙九章、貝時璋等對下聯。
一時，幾人都被難住。
最後華老說出下聯：九章勾股弦。
此聯上聯明鑲戰國韓、趙、魏三國；暗嵌"錢三強"。
下聯明鑲《九章算術》；暗嵌「趙九章」。
冷八卦：錢三強、華羅庚、趙九章，都是中國科學技術大學的知名校友 : ）
猜測二：屈原《九章》
《九章》是屈原所作短篇抒情詩集，包括9篇作品。
有的展現詩人高潔（zi）情操（lian）的，
有的表達準備誓死追求理想和信仰的決心……
我國量子科技發展並非一帆風順，
既有世界形勢風雲變化的不確定性，
也有輿論環境中層出不窮的質疑聲。
難道屈原的精神，
與這代為「中華崛起」而努力的科學家的精神，
在某種程度上跨越了時空，
產生了共鳴？？
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Anyway，從「嫦娥」、「問天」、「玉兔」、「墨子」，
再到「九章」……
中國科學家「取名」能力算是得到了一致認可。
這種舊詞新韻、古今混同的命名方法，
果然是對耀眼的古代中國文明的自豪，
對現代中國大發展的自信。
2
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real "壕": 神威·太湖之光幫忙出的電費！
Scott Aaronson（「九章」成果的審稿人之一）
看到中國的成果也很開心，
在自己博客上寫了一篇文章披露了幕後趣事，
而陸朝陽的回覆也很有梗：
Scott 審稿的時候問論文作者
為什麼你們只做了26-30個光子的實驗驗證自己的結果？
並建議人家在現有計算機上多做幾個光子的實驗。
然後過了幾個禮拜，
Scott收到了價值百萬的回覆~
事後，Scott表示這是自己寫過的最貴的判定報告了。
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後來，陸朝陽也在接受採訪時表示，
為了核驗「九章」算得「準不準」，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。」
另一方面，超算的耗電量太大，
計算40個光子時需要電費200萬元，
41個光子需要400萬元，42個光子需要800萬元，
推算下去將是天文數字。
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他還特別在Scott的播客下面留言補充了：
錢不是我們出的，是無錫那邊的超級計算機
「神威·太湖之光」（世界超算性能榜排行第4）幫忙出的。
而冷卻超算所用的水，
太湖之光的負責人表示可以給周圍的居民區供暖。
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好的吧，又一個「冷八卦」，
你們知道「神威·太湖之光」所在單位
就是聯合發布這個裡程碑消息的
「國家並行計算機工程技術研究中心」麼！
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「互懟」使大家快樂
科學圈也有很多恩怨情仇，甚至有時候民科也會過來插一腳，
比如說：
Gil Kalai
（著名數學家，量子霸權的懷疑派，
在Google「量子霸權」結果出來時反覆表示不信）
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曾專門寫過多篇文章論證：
為何用多個光子做玻色採樣
（正是潘建偉院士團隊這次做出來的結果）
理論上絕不可能成功。
國內不少「科學家」也會引用其文章論證自己的觀點。
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「九章」此次的突破，Scott Aaronson 怎麼會輕易放過呢，
甚至他特意用了一整段博文來「打臉」 Gil Kalai
……
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「一代更比一代強」
「九章」的成果與去年Google team相比，
最大的好處是堵上了 IBM 的嘴。
去年IBM在Google的量子霸權結果出來時非常不服氣，
「你這個我們傳統方法也能做！
根本不能證明量子計算的優越性！」
但中國這次的結果已經是傳統方法很難模擬的了。
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報告！發現一隻野生諾獎得主？！
早知潘校九章傲，
午曉侯校一肩挑。
永恆東風歌正酣，
科教報國蝸殼曜。
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此詩發現於
文章《一肩挑！侯建國接任中科院院長》的評論區。
發布者名為：楊振寧
【風雲之聲註：這位留言者是中國科學技術大學出版社編輯楊振寧，不是諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧。】
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港真，圍觀評論區的測量君2號，
感受到了智慧的氣息。
（不過這真的是大噶知道的辣個楊振寧嗎！星星眼！）
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看我正直的目光
作為「九章」構造者之一的陸朝陽教授，
在中國口罩產能恢復，
但美國到處買不到口罩的時候，
給Scott Aaronson（「九章」成果的審稿人之一）
寄了兩百個口罩過去。
Scott ：
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但這絕對沒有影響我的判斷嗷！
（I don’t think that influenced my later review, but was appreciated nonetheless.）
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「不是說沒用，是真沒用」
回到最初的問題：「九章」有什麼用？
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【風雲之聲註：@中科大胡不歸 就是袁嵐峰的微博】
對於量子計算機的研究，
該領域的國際同行公認有三個指標性的發展階段：
第一階段：發展具備50至100個量子比特的高精度專用量子計算機，對於一些超級計算機無法解決的高複雜度特定問題實現高效求解，實現計算科學中量子計算優越性的裡程碑；
第二階段：是研製可相干操縱數百個量子比特的量子模擬機，用於解決若干超級計算機無法勝任的具有重大實用價值的問題；
第三階段：是大幅度提高可集成的量子比特數目至百萬量級，實現容錯量子邏輯門，研製可編程的通用量子計算原型機。
經典計算機從專用機發展到通用機，走過了20多年曆程，
現在的量子計算機就處在最早期的專用機時代。
無論是谷歌的「懸鈴木」處理「隨機線路取樣」，
還是「九章」求解「高斯玻色取樣」，
都只能用來解決某一個特定問題。
目前，可以把九章初步用於量子化學的一些研究，
圖論裡面的一些組合數學方面的一些研究，
甚至也可以用於一些機器學習的研究。
未來，希望能夠通過15年到20年的努力，
能夠研製出通用的量子計算機，
這樣的話它就可以來解決很多非常廣泛的問題了。
比如包括密碼分析、氣象預報、藥物設計，
探索物理學或者化學生物學裡面的一些複雜的問題。
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用潘建偉院士團隊的話說就是：
儘管「九章」的算力快得驚人，
但它只是在量子計算第一階段樹起了一座裡程碑，
未來的路還很長。
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以上，我們結束了快樂的吃瓜，
One More Question :
有一個經常被討論的問題
「為何近代科學沒有產生在中國？」
……
其中也許有一條這樣答案：
「古代科技重視實用性，而輕視理論研究和抽象概括。
科技思想轉型落後於世界科技思想發展潮流。」
火車剛發明的時候，連馬車的速度都趕不上。
飛機剛發明的時候，只能在天上堅持1分鐘。
恰恰那些所謂「無用」的東西，
瞬間點亮了歷史。
本文八卦來自Scott Aaronson博客
https://www.scottaaronson.com/blog/?p=5122
以及 中國科學技術大學新創校友基金會公眾號
《文匯報》、量子位
測量一下整理編輯發布~
擴展閱讀：
我們在九章裡面向大家介紹量子信息
中國量子計算機「九章」刷屏，袁嵐峰為你解讀原理
背景簡介：本文2020年12月7日發表於微信公眾號 測量一下scientific （太湖之光燒錢了？！關於「九章」量子計算機的7條冷八卦），風雲之聲獲授權轉載。
責任編輯：孫遠
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不能編程、燒錢、沒用?潘建偉直播回應「九章」量子計算爭議
而同樣一道數學題交給世界上最頂尖的超級計算機「富嶽」，需要6億年，差距超過了百萬億（10的14次方）。這個於12月4日揭開面紗的光量子計算模型機名為「九章」，是世界上第二次達到加州理工學院教授普雷斯基爾提出的「量子霸權」（Quantum supremacy）標準的量子計算實驗。潘建偉覺得這個名稱太霸道，不夠學術性。 -
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在線發表在國際學術期刊《科學》上的論文顯示，其結果是76個被探測到的光子，這遠遠超過了先前創下紀錄的5個被測光子以及經典超級計算機的運算能力。報導稱，與利用矽處理器構建的傳統計算機不同，「九章」量子計算機是一個由雷射器、反射鏡、稜鏡和光子探測器組成的精密桌面裝置。它不是有朝一日可以發送電子郵件或存儲文檔的通用型計算機，但它卻可以展示量子計算技術的潛力。 -
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關於」九章「量子計算機，潘建偉介紹，將實現量子計算優越性的這臺量子原型機命名為「九章」，是為了紀念中國古代最早的數學專著《九章算術》。可見，所謂」九章「，就是紀念《九章算數》的量子計算機。厲害之處之一：「九章」創造了全球最快的取樣速度。 -
什麼是量子霸權？「九章」的優勢在哪？九問量子計算機
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那麼首先來說說「九章」究竟厲害在哪裡，量子計算機在原理上具有超快的並行計算能力，能通過特定算法來實現指數級別的加速，遠超經典的計算機計算速度。用量子計算系統來處理高斯玻色取樣會比世界上最快的超級計算機快一百萬億倍。高斯玻色採樣是量子信息領域第一個在數學上被嚴格證明可以用來演示量子計算加速的算法。我國的「九章」只需200秒就可以求解5000萬個樣本的高斯玻色取樣，而谷歌的一臺53比特的量子計算機「懸鈴木」用時3分20秒就可解決隨機量子線路採樣問題。從這就可以得出我國「九章」的速度比谷歌的「懸鈴木」快100億倍。 -
美媒解讀:「九章」計算機再次演示量子霸權
報導稱，與利用矽處理器構建的傳統計算機不同，「九章」量子計算機是一個由雷射器、反射鏡、稜鏡和光子探測器組成的精密桌面裝置。它不是有朝一日可以發送電子郵件或存儲文檔的通用型計算機，但它卻可以展示量子計算技術的潛力。 -
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看「九章」量子計算機，回顧世界計算機速度的激烈競賽
2020年12月4日，中國科學技術大學宣布該校潘建偉等人成功構建76個光子的量子計算原型機「九章」。實驗顯示，「九章」的計算速度比谷歌公司去年推出的53個量子比特的量子計算原型機「懸鈴木」快100億倍，並彌補了「懸鈴木」依賴樣本數量的技術漏洞；比目前世界上排名第一的超級計算機「富嶽」要快一百萬億倍。 -
「九章」量子計算機為啥這麼快？玻色採樣問題是什麼？
最近有一個新聞：中國科學技術大學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，求解高斯玻色取樣只需200秒，而這個結果用當今的超級計算機——太湖之光計算，卻需要20多億年。 -
【科技】九章量子計算機
這一突破使我國成為全球第二個實現「量子優越性」的國家，也確立了國際量子計算研究中第一方陣的地位。「九章」，得名於中國古代最早數學專著《九章算術》。《九章算術》是中國古代張蒼、耿壽昌所撰寫的一部數學專著，全書總結了戰國、秦、漢時期的數學成就。 -
中國量子計算機「九章」比最快的超級計算機快100萬億倍,量子計算領域中國是否已經領先美國?
由中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等組成的研究團隊構建了76個光子的量子計算原型機「九章」，該計算機處理特定問題的計算能力比目前最快的超級計算機快一百萬億倍，比2019年穀歌發布的53個超導比特量子計算原型機「懸鈴木」快一百億倍。據了解，量子計算機的計算能力與它單個晶片裡面有多少個量子比特有關，量子比特就是那個「N」。 -
未來計算之王!中國量子計算機又有新突破,比神威太湖之光還厲害
量子計算機，是基於量子理論的計算機，是運算速度最快的計算機，也是未來的主流計算機。據人民網上海5月3日報導稱，中國科學技術大學潘建偉教授及其同事陸朝陽、朱曉波等，聯合浙江大學王浩華教授研究組，成功建成了世界首臺量子計算機，也是世界上糾纏書面最多的超導量子比特處理器。 -
中國量子計算機「九章」到底有多牛！
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。關於「九章」的重要知識點，中國科學技術大學袁嵐峰老師為我們進行了簡單的歸納，其中包括：大致可以理解為，一個光路有很多個出口，問每一個出口有多少光出去。 -
實現「量子霸權」:了不起的「九章」計算機
極客網·極客觀察12月7日 近日，我國在量子計算領域取得了裡程碑式的突破。中國科學技術大學宣稱該校學者潘建偉帶領的團隊成功構建了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。這一成果牢固確立了我國在國際量子計算研究中的第一方陣地位。 -
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？ -
美媒：中國「九章」演示「量子霸權」
（中國科學技術大學網站）報導稱，與利用矽處理器構建的傳統計算機不同，「九章」量子計算機是一個由雷射器、反射鏡、稜鏡和光子探測器組成的精密桌面裝置。它不是有朝一日可以發送電子郵件或存儲文檔的通用型計算機，但它卻可以展示量子計算技術的潛力。 -
量子計算機「九章」橫空出世,還要光刻機嗎?
但最近好消息傳來，12月3日，中國量子計算機「九章」，以76個邏輯運算量子比特，以100億倍的速度直接碾壓了量子計算機已經橫空出世，未來還需要光刻機嗎？ 量子計算機的「CPU」是怎麼樣的？ 提起計算機就離不開馮諾依曼結構，半個多世紀都過去了，我們現在在用的計算機還是由運算器、控制器、存儲器和輸入輸出設備組成，其中最核心的設備就是運算器、控制器，這兩部分現在將其集中在了一個叫做中央處理器的晶片中，這就是我們需要的CPU。 -
按潘建偉的邏輯,袁燦倫設計出比「九章」快萬億倍超級量子計算機
☉文章 | 量子江湖梅曉春☉來源 | 今日頭條前幾天，我的文章「九章是計算機嗎？」在今日頭條發布後，引起許多網友的關注。量子力學專家袁燦倫給我發來私信，說他按照潘建偉的邏輯，設計了一個比「九章」快萬億億....倍的超級量子計算機。 -
中國量子計算機「九章」刷屏,袁嵐峰為你解讀原理
（比最快的超級計算機快一百萬億倍！中國科學家實現「量子計算優越性」裡程碑）具體地說，他們構建了一臺76個光子100個模式的量子計算機，叫做「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快一百萬億倍。也就是說，「九章」一分鐘完成的任務，超級計算機需要一億年。 這些話是什麼意思呢？大多數人恐怕斷句都困難。 -
「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。