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  • 中科大实验成果将发布于《Science(《科学》)》杂志

    近日万能科学计算器中文版,中国科学技术大学刚刚完成了62位可编程超导量子处理器的建设。实验结果将很快发表在《科学》杂志上。公开资料显示,“62位”是目前世界上数量最多的超导量子计算处理器。

    26日,在2021中国(安徽)科技创新成果转化交易会举办的“聚焦量子信息产业化”科技沙龙上,中国科学院院士、量子信息与信息研究所所长潘建伟中国科学院的量子科技创新,揭示了这种量子计算的最新进展。

    他表示,现阶段,量子计算和量子信息技术已进入深入发展和快速突破的阶段。在量子计算实验研究方面,中美两国相互追逐,均处于世界领先地位。

    此前,中科大上海研究院(以下简称“科大”)教授、潘建伟团队超导量子计算主任朱晓波曾公开表示,谷歌的53-qubit, 99.4% 超导量子系统代表了当前国际超导量子计算的最先进水平。中科大团队即将实现的60位量子计算机是这一成就的标杆,要解决同样的问题,需要将处理器难度提高三倍。

    基于中科大最新研究进展,潘建伟表示,在不久的将来,中国可以实现60个超导量子比特的高精度相干操控,实现“量子计算优势”。

    去年12月,潘建伟等人搭建了76光子量子计算原型“九章”,处理高斯玻色采样问题的速度比超级计算机“富岳”快100万亿倍。这一突破使中国成为世界第二大国。一个实现“量子优势”的国家。

    “量子计算优势”又称“量子霸权”万能科学计算器中文版,由美国理论物理学家约翰·普雷斯基尔(John Preskill)首先提出。2012 年,在 Quanta 杂志上,他将“量子霸权”定义为:量子计算机可以做经典计算机做不到的事情,无论这些任务是否有意义。

    潘建伟表示,由于量子计算的计算能力随着可操控的量子比特数呈指数级增长,其计算速度也有望比经典计算机快几个数量级,量子计算正在成为全球风口用于量子信息技术。例如,使用 exascale 经典超级计算机求解具有 exascale 变量的方程组需要 100 年,而使用千万亿量子计算机只需 0.01 秒。

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    “我们希望通过10到15年的努力,量子计算能够解决一些超级计算机无法解决但具有巨大应用价值的问题。” 他表示,在经典密码破译、天气预报、金融分析、药物设计等方面,量子计算在军事或民用领域具有极高的价值和应用前景。

    同时,潘建伟也看好量子计算在人工智能领域的潜力。

    他指出,在大数据时代,全球数据量呈指数级增长,而人类拥有的计算能力却相当有限。目前,全球的综合计算能力无法在一年内完成对 290 条数据的穷举搜索。随着摩尔定律逼近极限,传统的算力发展模式也将受到严重制约。

    “具体来说,按照传统模式,提升算力有两种方式:一是加强芯片的集成度,二是增加计算机的能耗。” 他说,目前,随着芯片的集成度越来越高,晶体管的功耗也越来越大。电路原理可能不再适用;此外,经典超级计算机带来的巨大能耗问题也不容忽视。例如,与 AlphaGo 下围棋游戏所需的电力消耗与燃烧 10 吨煤大致相同。如何找到算力强、省电的模型,成为现阶段全球信息技术发展的一大难题,量子计算提供了解决方案。

    在潘建伟看来,“量子优势”的实现,意味着中国进入了量子计算发展的第一阶段。未来,中国仍将迈向两个更高的发展阶段。第二阶段,中国需要建造专用的量子模拟器,操纵数百个量子比特,解决经典计算机无法处理的复杂物理系统的规律问题,例如高温超导机制;第三阶段,中国需要建设可编程通用量子计算机。

    此外,他还认为,要将我国在量子计算领域的实验研究优势转化为实用技术,还有很长的路要走。目前,量子计算真正的产业化还很遥远。

    他建议,国内量子信息技术发展急需高效协同创新,充分发挥量子光学、原子分子物理等多学科交叉优势,通过量子创新研究院等科研研究所,凝聚全国力量优势。

    合肥源源量子副总裁赵永杰在上述沙龙中赞同潘建伟的观点,即“量子计算实现大规模商用还需要很长时间的积累”。

    他进一步指出,未来量子计算的商业问题并不体现在技术突破上,而是体现在产业化上。目前,就工业化整体水平而言,中国仍落后于欧美国家。随着全球“量子霸权”的竞争日趋激烈,如果等国内量子计算相关技术发展起来,再考虑产业化已经来不及了;相反,如果我们开发相关技术,提高产业化水平,产业化的发展反过来又会导致相关技术的成熟。

    对于量子计算的产业化,赵永杰也认为,这不仅意味着要制造量子计算机,还要用好量子计算机。在此背景下,有两个细分领域值得业界持续关注:一是量子计算机系统的整体研发,如芯片、基础控制硬件、相关技术的编译开发软件等;二是量子计算应用开发。

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