什么是量子计算?
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2024-04-26
量子通讯领域,中国最强;整体量子计算美国第一。
量子计算机是美国研制出来的,最强大量子计算机,是谷歌、IBM激烈竞争争霸,同时英特尔、微软、亚马逊等也加大研发力度,不甘示弱。未料半路杀出个程咬金,工业巨头霍尼韦尔宣布,研制出世界上功能最强量子计算机,达64个量子体积,是谷歌和IBM的两倍。
和美国狼烟四起的市场竞争不同。中国集中优势,科研国家队发射成功世界第一颗量子科学实验卫星——墨子。中国量子安全通信技术已走向产业化。
总之,在量子计算方面,中美两国走在世界最前列。
证明D-Wave确实就是量子计算机。这个实验的量子计算机来自Lockheed,跟Google联合购买D-Wave的最大国防承包商。研究表明此计算机确实不是使用之前被讨论很多的“模拟退火”的计算模型。“模拟退火”更多的是遵循古典物理学,而不是难以捉摸的量子物理性质。
论文Experimental Signature of Programmable Quantum Annealing发表在《自然通讯》杂志上,里面讲到量子退火是一个计算模型,在量子领域运行,量子退火跟D-wave之间有很大的关联性(之前D-Wave表明,它使用一种称之为“量子退火”的技术。)
根据1985年英国物理学家David Deutsch首次提出的理论,量子计算机的运行是根据一种古怪的量子力学原理,跟电子和光子类似。传统计算机采用的是0与1的二进制计算,二进制很容易以电路的开与关,或者高电平与低电平表示。而量子计算则用一个个量子态代替了传统计算机的二进制计算位,称之为“量子位”(qubit)。与传统计算机不同的是,量子态可以处于0和1的 “线性叠加态”,这使得同时计算能力比传统计算机有极大的提升。
它(量子)可以同时存储0和1,如果建立两个量子位,就立马可以容纳四位:00, 01, 10, 11,如果加上额外的量子位,你可以打造更强大的计算机。
USC的论文更具说服力 Google开始使用该技术
现在的问题是要建立一个单个量子是很困难的,因为量子系统很容易受外界因素的扰乱。比如当你读取信息的时候,0与1的二进制变成了一个bit。我们记得D-Wave的联合创始人和CTO表示2007年的时候公司找到了一个,是一个16量子位的计算机;目前的模型是512量子位的模型,这就是Google 现在使用的技术。
这台机器包括512条超导电路,每一个都是循环流动的电流,在某种冷却系统帮助下(零摄氏度), 形成了一个相互作用的自旋系统的基态。
曾经一个南加利福尼亚的科学家表示,D-Wave仍然是一个迷,具有消极的意义,但目前看显然USC的论文更具说服力。
现在可以确定的是这个系统不使用“模拟退火”,使用别的数学解决方案(有可能就是量子退火)。
Lidar表示D-Wave采用的技术确实是跟量子退火相兼容的,虽然目前研究团队没法证明D-wave就是用的量子退火,但是整个系统却呈现这个趋势。
Google上月表示,它将使用该系统来帮助推动机器学习,以便将来可以创造几乎和人以相同方式来学习的计算机。将来量子计算机一定可以解决一些最有挑战性的计算机难题(之前D-Wave声称在处理一些特定问题上,其速度比普通计算机可能快1万倍),特别是在机器学习上面,这个有助于构建更好的世界模式,并作出更准确的预测。
基于实事求是,Google现在叫这个D-wave为量子计算机,它也雇用了USA论文背后的研究者之一Sergio Boixo加入其量子人工智能实验室。目前这台机器存也放在美国宇航局艾姆斯研究中心,Google的量子人工智能实验室。
排名如下:中国的九章和祖冲之量子计算机,76个光子的九章量子计算机问世既巅峰。
美国谷歌的悬铃木为53个量子比特的量子计算机,以及非常强的ibm公司,已经掌握53/65量子比特,预计年内将推出127量子比特的ibm eagle处理器。
根据最新的全球量子计算机排名(2021年3月发布),华为的量子计算机还未进入前十名,排名第11位。排名前三的分别是Google、IBM和Honeywell。不过,华为的量子计算机研究实力一直在不断提升,未来有望在量子计算领域取得更加突出的成果。
如果现在传统计算机的速度是自行车,量子计算机的速度就好比飞机。量子计算机就是科学家尝试打开未来无限可能性的一把钥匙。从理论上来看,量子计算机可以很轻松地“秒杀”传统经典计算机:曾有人打过一个比方,如果现在传统计算机的速度是自行车,量子计算机的速度就好比飞机。而“秒杀”的奥妙就在于“量子”二字。按照科学家的说法,经典计算机在二进制算法中只能“非此即彼”:要么是0,要么是1。但量子计算机却拥有了“同时存在”的能力。打个形象的比方,目前我们常用的经典计算机,在提取某个需要解决的问题时,需要把所有可能性列举并验证一遍,才能“找到”正确的信息,这相当于一个拥有双手的人,一个时间段只能做一件事情;而量子并行计算能够直接计算并提取出相应信息,相当于一个拥有2的N次方双手的千手观音,可以同时做2的N次方双手可以做的事情。后者速度有多快,就取决于N的指数级增加。
超导量子计算机是基于超导电路量子芯片的量子计算机。国际上,IBM与谷歌量子计算机均采用超导技术路线。
安徽省量子计算工程研究中心副主任孔伟成博士介绍,“本源悟空”匹配了本源第三代量子计算测控系统“本源天机”,真正落地了量子芯片的批量自动化测试,量子计算机的整机运行效率大大提升
IBM。
从专利数量而言,IBM、Google、Microsoft 等科技巨头以及加拿大量子计算机公司 D-Wave 保持领先地位。
IBM 拥有 18 台量子计算机,位列世界第一,最多可以提供 65 个量子比特的处理器。其 9 月份公布的量子计算路线图表示,将在 202IBM 年突破 100 量子比特的关卡。