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量子有两大研究方向:量子通信和量子计算。很多人都知道,被称为“绝对安全通信”的量子通信中国早已遥遥领先,2016年中国发射全球首颗量子科学实验卫星--墨子号,2017年进行了世界首次洲际量子保密通信,同年世界首条量子保密通信干线“京沪干线”正式开通...中国在量子通信方面已经一骑绝尘。而在量子计算机之前我们都是处于追赶的角色,现在终于弯道超车,而且超太多!

12月4日中国科学技术大学消息,该校潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队和中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作,构建了76个光子的量子计算原型机“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,在量子计算机实用化上创下历史。究竟在国际上是什么水平?

谷歌宣布量子霸权

在去年谷歌宣称实现“量子霸权”,发布了53个超导比特量子计算原型机“悬铃木”,当时谷歌实现“量子霸权”的通稿到处刷屏。据悉谷歌是用53个量子位模拟1016种状态,谷歌量子计算原型机用3分20秒完成计算,而当时排名第一的超级计算机“Summit”大概需要一万年。但是当时引起了业界的怀疑,实现量子霸权可能需要错误率更低的量子芯片,而且还需要其他方式抑制错误,谷歌率先宣布实现“量子霸权”不严谨。美国人一向是“做一分说十分。”

而根据目前最优的经典算法,“九章”量子计算原型机速度比谷歌的“悬铃木”快一百亿倍,而且“九章”通过高斯玻色取样证明的量子计算优越性不依赖样本数量,克服了谷歌53比特随机线路取样实验中量子优越性依赖于样本数量的漏洞。

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而且输出量子态空间规模达到了1030,(悬铃木为1016,目前全球存储容量为1022)。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,即真正的量子霸权。而基于“九章”的高斯玻色取样算法在机器学习、量子化学、图论等领域具有很大的潜在应用。

值得一提的是,此前在超级计算机领域是美国和中国的“竞争舞台”,在6月24日日本超级计算机“富岳”终于拿到了世界第一的成绩。对日本超级计算机以较大优势超过中国一事,当时被国内日吹、日本国内各种追捧,中国超算“不行论”再次重出江湖。然而日本超算刚登顶5个月,就给日吹来了一个大耳光。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“富岳”快一百万亿倍。

其实,命名为“九章”是为了纪念中国古代最早的数学专著《九章算术》,感受到中华民族五千多年的文明底蕴。“嫦娥五号”月球取样,“奋斗者”深海坐底,“天问”号火星登陆,“九章”量子霸权...中国的科技革命已经爆发。