当前位置:2019阿联酋亚洲杯足彩竞猜 > 社会科学 >

量子计算机:超越经典一小步 量子计算一大步—

发布时间:2017-12-04 阅读:

  量子计算机:超越经典的一步量子计算迈出了一大步 - 新闻 - 科学网

  在上海浦东新区中国科技大学上海研究所的试验大楼里,在一个不到3平方米的工作台上,数以百计的组件看起来可以毫无规则地自由发展:有些是裸露的,顶端就像一个放大镜,看起来像一个波板,大小不一,形状各异,周边光束充满了光纤,很难想象这是刚刚出来的中国光子量子计算机的主体。它一上市,就成为中国科学界甚至世界科学界的闪亮之星。

  5月3日,中科院量子信息与量子技术创新研究所计算机开发研究所在这里宣布,中国科学技术大学潘建伟院士及其同事陆朝阳,朱晓波与浙江大学王浩华基于单光子量子计算机,它是世界上第一台超越早期经典计算机的量子计算机。

  一次又一次的评价:中国科学家再次站在创新型量子计算机的前沿,开创中国速度新的量子计算将彻底改变未来人类的未来前景甚至是这一成就的焦点潘建伟在接受记者采访时也提到,量子计算在爆发式增长的关键时刻,似乎正在涌现。那么这台台式量子计算机又能带来什么呢?中国青年报青年网记者专家采访。

  自行车和飞机

  人们期待量子计算机的原因与传统计算机遇到的问题无关。近年来,传统计算机逐渐遇到功耗瓶颈,通信瓶颈等一系列问题,性能增长越来越困难。他们探索了新的物理原理对高性能计算技术的需求应运而生。

  量子计算机是科学家试图解开未来无限可能的关键。从理论上说,量子计算机很容易就能媲美传统的经典电脑:有人曾经打过类似的电脑。如果传统计算机的速度现在是一辆自行车,量子计算机的速度就像一架飞机。

  秒杀的奥秘在于量子词。

  所谓量子,是指最基本的物质单位,不可分割的。众所周知的分子,原子,电子,光子等微观粒子,都是量子的表现。

  潘建伟说,量子具有决定其超高速计算能力的特征,这是一个量子迭加。这是量子与古典世界的根本区别。着名的薛丁格猫生动地描述了这个悖论。在经典的世界里,猫可能会活着,或者死亡,但是量子猫可能生活在一个死而复生的生活中。

  有了这种自然的迭加,量子计算也具有并行的能力,可以同时实现。据科学家介绍,一台经典的计算机只能使用或不使用二进制算法:0或1,但量子计算机有共存的能力。

  例如,为了制作一幅图像,我们现在使用经典的计算机来提取待解决的问题,所有的可能性都需要被枚举并再次验证,以找到正确的信息,相当于一个双手的人,一个时间段只能做一件事;而量子并行计算可以直接计算并提取相应的信息,相当于一个2手A观测数的N次方,可以同时做2个N的两手同时做事情。

  后者的速度取决于N的指数增加。

  5月3日新闻发布会上,潘建伟和与会人员重温了关于棋盘格的经典故事

  在古代印度,国王准备奖励国际象棋发明家,并问他想要什么。发明人指着前面的棋盘对国王说:请在第一个小格子里放一粒小麦,第二格里面放二格,第三格里放四格,小格子是小格子的两倍和以前一样小,等等。当你在木板上填满64粒麦子,给我奖励。

  国王刚开始觉得这很容易。没想到,当人们搬了一袋小麦开始点数的时候,国王注意到他已经把所有的麦子都拿走了,不能满足总理的要求。如果他一秒钟拿走两片药片,那将花费数亿年的时间。

  潘建伟说,同样的道理,随着N继续变大,量子计算机的运算能力也将呈指数级增长,一些经典的计算机无法解决的大规模计算问题也将迎刃而解。他以大数分解为例。一台经典的计算机需要15万年的时间来分解一个300位的大数,而一兆亿次的量子计算机可以分解这个庞大的数字,只需要1秒。

  理想和现实

  根据潘建伟的描述,量子计算机也有望在人类社会的大规模计算问题中发挥其作用

  在公共安全领域,量子计算可以在监控数据库中即时处理60亿人次的人脸图像,实时识别人的身份,在公交领域,量子计算可以快速分析和预测复杂的交通状况,从而调度综合交通系统,尽量减少道路拥堵等。

  然而,这些仍然是科学家的理想前景,量子计算机的现实远未达到这个水平的应用。

  即使是中国的量子量子计算机,也比以前的计算机和人类历史上第一台管子计算机快了10到100倍,但与现在的智能手机和笔记本电脑相比,速度要慢得多。

  20世纪80年代初,美国物理学家费曼提出了量子计算机的概念,但经过30多年的努力,世界上最好的量子计算机也难以完成一些貌似儿科真正的数学问题,怀疑论者认为量子计算虽然是革命性的,但似乎总是遥不可及。

  事情似乎正在转向现在。 “今年早些时候,”自然“杂志在一篇名为”2017将是量子计算机从实验室走向现实“的论文中表示,量子计算一直被认为是20年后才会实现的技术。然而,2017年可能是该领域改变了对研究印象的限制的一年。

  这一变化在5月3日在中国上海证实,世界上第一台量子计算机超越了早期的经典计算机。

  潘建伟说,科学界有一种说法,就计算能力而言,量子计算有三个步骤。第一步是超出第一台计算机的计算能力。第二步是超越商用CPU的计算能力。第三步是超越超级计算机的计算能力。

  今天,潘建伟队完成了第一步。他说,目前我们只是取得第一个,但这一小步是重要的一步。

  在回顾结果时,天然光电公司的评论员说:中国科学家研制的量子计算机可以说是量子计算中的ENIAC,是世界上第一台电子管计算机,开创了经典算法计算机的时代。

  中国的量子计算机里程碑可以看出来。

  追逐和超越

  实际上,世界各地的许多实验室已经引入了许多方案来实现量子计算,但是实现它们的难度在于微量子态的操纵。目前,潘建伟团队在三个有希望的方向推进:光子量子计算,超低温原子量子计算和超导量子计算。

  在5月3日推出的量子计算机是一个量子计算机原型,操纵五个粒子,五个光量子比特。根据量子理论,量子计算机的计算能力将随着可操作粒子的数量而急剧增加。

  中国科学技术大学教授卢朝阳对记者说,该团队的下一个目标是到今年年底前将有约20个光子量子位被操纵,并致力于设计,制造和测试20个超导量子比特。

  当时量子计算机的运算速度将接近目前最好的商用CPU,这是上述第二步,赶上目前便携式计算机的速度。陆朝阳表示,到2020年,希望能够实现约50个量子比特的操纵,那么第三步就有可能取得突破,那就是超越了超级计算机。

  以前,加州理工学院的物理学家约翰·普莱西斯·基尔(John Plessis Kiel)提到了一个称为量子统治的术语,即当量子计算机有5到20个量子位时,它可以完成顶级超级计算机可以做的事情,一旦你有超过49个量子位,量子计算机的能力将使超级计算机无与伦比。

  这是一个被称为量子霸权的使命。科学家设计这个问题的最初动机是展示量子计算机的力量,与经典电脑竞争,看看谁跑得更快。陆朝阳说。

  潘建伟说,在未来的10年内,科学界有可能会做100个量子位的操纵,届时它的计算能力甚至可能比最强大的超级计算机快上千亿倍。

  为了进一步预测,潘建伟说,如果未来可以做1000多个量子,科学家们可能会研究意识如何产生,可能会产生强大到难以想象的人工智能。

  但是,当时普通大众可能无法使用量子计算机。潘建伟说,以现有的移动终端为例,通过云计算平台,需要将计算任务完成发送到云端,使量子计算机的后台完成。

  他也承认,正如发明算盘的古代人今天没有想到计算机一样,他很难准确预测未来量子计算机的巨大能量。这一切只能看到。

  \\ u0026特别说明:本文转载仅为传播信息之目的,不代表本网站或其内容的真实性;如果其他媒体,网站或个人转载自本网站,则本网站必须保留注明“来源”,并拥有版权等法律责任;作者如果不希望被转载或联系转载稿费等事宜,请与我们联系。

关键词: 社会科学