目前量子技术领域有两大研究方向,分别是量子通信和量子计算。总所周知,我国在量子通讯技术方面已经遥遥领先世界。早在年我国便发射了全球首颗量子通讯试验卫星“墨子”号,而在年进行了世界首次量子保密通信,同年建成了世界首条“绝对安全通信”的保密通信干线“京沪干线”。在量子通信方面我国已经是一骑绝尘。而在量子计算机方面之前我国还处于追赶欧美的阶段,然而如今我国终于在该领域实现了反超,将对手甩开。
根据中国科技大学的消息,我国构建了全球首个76个光子的量子计算机原型机,并将其命名为“九章”。实现了具有实用前景的“高斯玻色取样”任务的快速求解。在量子计算机领域这究竟意味着多大的成就?
就在去年,谷歌曾经宣布自己的量子计算机取得了量子霸权,该计算机用三分二十秒完成的一项计算,而这个计算用当时全球最强大的超级计算机,则需要花上1万年的时间。根据当时谷歌发布的论文显示,在硬件方面,谷歌使用的是超导电路系统,将54个物理比特排成阵列。但当时这一消息却引起了业界的怀疑,毕竟实现量子霸权还需要更强大的量子芯片,并且由于量子计算的特点,还需要对结果进行错误抑制,外界普遍认为谷歌如此仓促地宣布实现“量子霸权”不够严谨,没过多久谷歌便下架了这篇论文。
根据现有的理论,我国的“九章”量子计算机原型机处理高斯玻色取样的速度比目前最快的超级计算机快一百万亿倍。“九章”一分钟完成的任务,现有的超级计算需要一亿年时间才能完成,等效的,其速度比谷歌去年发布的53个超导比特量子计算原型机“悬铃木”快一百亿倍。这一成果使得我国成功达到了量子计算研究的第一个里程碑:量子计算优越性。也因此国外称我们掌握了“量子霸权”。
何为量子霸权?量子霸权更为准确的说法应该是量子优势。也就是在未来的某个时刻,功能强大的量子计算机可以轻松完成经典计算机几乎不可能完成的任务。比如量子计算机可以轻松破解出原本需要超级计算机上万年才能破解的密码、实现通用人工智能、快速模拟分子模型等。
对于此次我国巨大的突破,德国马克斯·普朗克量子光学研究所表示,“这是一个巨大的技术突破,远超其他高斯玻色采样实验。”值得一提的是,就在今年六月份,日本的超级计算机“富岳”终于拿到了世界第一的成绩,此前在超级计算机领域一直是中国和美国的竞争舞台。而此次日本超级计算机反超中美并且以优势较大超过我国这一事件,被日本媒体争相追捧,各种贬低打压我国超算的消息层出不穷。然而日本的超算才刚刚登顶不到五个月,我国就给它来了一个大耳光。
根据目前最优的经典算法,“九章”对于处理高斯玻色取样的速度比目前世界排名第一的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。有热心网友贴心地计算了一下,我国量子计算机秒完成的计算,日本的超级计算机算完需要25亿年。
此次我国将这个量子计算机命名为“九章”,就是为了纪念我国古代最早的数学专著《九章算术》。让世界感受到中华民族五千多年的文明底蕴。“九章”的成果牢固确立了我国在国际量子计算研究中的第一方阵地位,为未来实现可解决具有重大实用价值问题的规模化量子模拟机奠定了技术基础。此外,基于“九章号”量子计算原型机的高斯玻色取样算法在图论、机器学习、量子化学等领域具有潜在应用,将是后续发展的重要方向。嫦娥五号登月,天问号访火星,我国的科技革命已经爆发。