“遇事不決,量子力學”這本是一句網絡流行梗,用以調侃那些無法解釋清楚的問題。與之相對應的還有“風格跳躍,虛擬世界;不懂配色,賽博朋克”。不過調侃歸調侃,量子技術確實在不斷發展,量子計算機也離我們越來越近。
目前,量子計算已被認為可能是下一代信息革命的關鍵技術。在傳統計算機中,比特只能同時存在“0”或者“1”的其中一種狀態,但是在量子計算機的量子比特中,“0”和“1”其實是可以同時存在的。這就意味著,量子計算機可以用更少的量子比特存儲下更多的數據,研制量子計算機也成為世界科技前沿重大挑戰。
2019年,谷歌54量子位的Sycamore處理器成為全球第一顆實現“量子優勢”的處理器;2020年,我國科學家潘建偉團隊成功構建76個光子的量子計算原型機“九章”,使中國成為全球第二個實現“量子優越性”的國家。今年以來,潘建偉團隊進行了一系列概念和技術創新,于近期成功研制出“九章二號”。
“九章二號”的算力實現巨大提升。根據目前已發表的最優經典算法,“九章二號”求解高斯玻色取樣問題的處理速度,比全球最快的超級計算機快億億億倍,比“九章”快100億倍。“九章二號”1毫秒可算出的問題,全球“最快超算”需30萬億年。
構建量子計算機的物理系統包括光子、量子點、離子阱、超導體、冷原子、鉆石色心、核磁共振等。當今主流的三大技術體系是“超導量子”、“光量子”和“離子阱”。“九章”屬于“光量子”物理系統。
值得一提的是,我國的超導量子計算研究團隊經過研究攻關,構建了66比特可編程超導量子計算原型機“祖沖之二號”,走上了超導技術路線,實現了對“量子隨機線路取樣”任務的快速求解。
可以說,在超導量子和光量子兩種系統的量子計算方面取得的重要進展,使我國成為目前世界上唯一在兩種物理體系達到“量子計算優越性”里程碑的國家。
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