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世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在中国诞生_1

世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在中国诞生幸运28

  量子计算机曾经被戏称为“二十年后的技术”,一直以来是国际顶尖科学家们梦想攻克的科学高峰。中国科学院5月4日在上海宣布,世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在中国诞生,这台光量子计算机标志着中国在基于光子的量子计算机研究方面取得突破性进展。

  目前,国际学术界在基于光子、超冷原子和超导线路体系的量子计算技术发展上总体较为领先。而最近,中国科技大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等,联合浙江大学王浩华教授研究组,在基于光子和超导体系的量子计算机研究方面取得了系列突破性进展。

  其中,在光学体系,研究团队在去年首次实现十光子纠缠操纵的基础上,构建了世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机。研究团队成员、中国科技大学教授陆朝阳表示,这台量子计算机比人类早期经典计算机的运行速度要快10-100倍。他说:“在这个原型机上运行一些算法,我们发现,和国际同行相比,运行速度快了24000多倍,可以超过人类历史上最早期的那些计算机。这标志着我们可以构建出的量子机器,可以跟经典机器同台竞赛。”

  此外,在超导体系方面,研究团队首次实现了目前世界上最大数目,也就是十个超导量子比特幸运28的操纵。研究团队成员、中国科技大学教授朱晓波介绍,此前美国谷歌、美国航空航天局和加州大学圣芭芭拉分校已经实现了9个超导量子比特的高精度操纵,中国研究团队打破这一纪录意义重大。他说:“表明中国有这个能力去做多个比特的,从全面制备设计到操控的这么一个完整的事情。等将来做到50个超导量子比特的时候,实现一个‘量子称霸’,也就是说在一些问题上,经典计算机就完全没有办法去模拟它了。”

  目前,这一系列成果已经发表在了国际权威学术期刊《自然光子学》和《物理评论快报》上。

  量子计算是一种基于量子力学原理的新型计算模式,由于它具有超越经典计算的强大并行计算能力,使得它突破了现有信息技术面临的极限。当前,世界上运算速度最快的超级计算机,是中国的“神威·太湖之光”,其峰值性能达到每秒12.5亿亿次。但在量子计算机面前,这一速度只能算是“小儿科”。中国科技大学教授潘建伟举例说:“如果要分解一个300位的大数,这个数有300位那么长,用我们目前万亿次的传统电子计算机来算的话,大概需要十五万年左右,但如果你能够把一台量子计算机造出来,也是万亿次的话,它只需要一秒钟就能算完。”

  潘建伟表示,在量子计算基础研究领域,就计算能力而言,中国科学界有三个达成共识的指标性节点。他说:“第一步看它能不能突破第一台传统电子计算机的能力;第二步是能不能突破目前算得最快的手提电脑CPU;第三步能不能挑战目前算得最快的超级计算机。这次我们在光量子计算方面,首次验证了传统的第一台电子管、晶体管的计算机我们是可以超越的,这是比较有意义的一个结果。”

  研究团队专家表示,预计年底,研究团队就可以实现操纵20个量子比特,使量子计算机达到目前商用CPU水平;到2020年,有望实现操纵45个量子比特的目标,向超级计算机的计算能力发起挑战。