去年9月份谷歌的量子計算機“懸鈴木”在處理特定問題上(隨機路線採樣)成功實現了量子霸權,這是量子計算機首次展現出了它驚人的快速計算能力。
“量子霸權”這幾個字給人的感覺就非常的高大上,而且有種盛氣凌人的感覺,不過它在我國還有一個稱呼叫“量子優越性”。
這聽起來就讓人感覺舒服多了。從名命就可以看出我們一般都比較低調。
那麼什麼是量子優越性呢?
我們傳統的計算機誕生到現在已經有數十年的歷史了,比如我們現在使用的筆記本電腦、智能手機,甚至現在的超級計算機,它們的運算速度已經非常強大了,完全可以滿足我們日常的需求。
但是傳統的計算機在面臨科學問題的時候,其複雜性就遠遠超過了它們的計算能力和模擬能力。
傳統計算機在處理樣本量較小的情況下,可以勝任,但是當樣本量非常大的時候就力不從心了。
那麼如果我們可以利用量子力學裡的量子疊加原理,製造一個量子計算機,這臺量子計算機只要在處理某一方面的特定計算時,比傳統計算機快,那麼就實現了量子優越性。
谷歌的懸鈴木就在處理隨機路線採樣的問題上,計算速度優於傳統的計算機,而且是大幅度超越,因此就是實現了量子霸權。
不過就在昨天,我國由潘建偉教授領導的團隊構建的量子計算機“九章”也成功的實現了量子優越性,這臺量子計算機在處理“高斯玻色採樣”問題上,比傳統計算機(目前全世界計算速度最快的超級計算機富嶽)快了一百萬億倍。
也就是說,“九章”可以在200秒實現的“高斯玻色採樣”計算,“富嶽”卯足勁的計算則需要大約6億年的時間。
6億年對於地球來說早已將滄海桑田了,更何況是人類。因此我們也可以認為“九章”可以計算“超級計算機”算不了的問題。這就是量子優越性到底有多優越。
“九章”的問世使得我國成為了第二個實現“量子優越性”的國家,而且更令我們興奮的是,“九章”吊打“懸鈴木”。
為什麼我要用“吊打”,而不是“勝於”,因為“九章”確實甩了“懸鈴木”幾條街,它脫了褲子都追不上。
傳統計算機信息最小的單位就是比特,用0和1來表示,而且傳統計算機沒有所謂的量子疊加態,因此傳統計算機的信號傳輸就是非0即1。
而在量子世界裡疊加態是量子的本質,如果用一個量子代表比特,那麼這個量子比特就處在了即0又1的疊加態。
因此量子計算機的單個量子比特就可以傳輸更多的信息,那麼兩個量子比特就可以表示2^2個信息。而3個量子比特就可以表示2^3個量子比特。
可以看出量子比特的數量越多,它傳輸信號的能力、相應的計算能力就會大幅度的增強。而我國的九章實現了73個量子比特。
懸鈴木只實現了53個量子比特,2^73以及2^53這兩個數字就可以看出,根本不在一個數量級。“九章”的計算速度是“懸鈴木”的100億倍。
所以說,我國不僅實現了“量子優越性”而且實現了“九章優越性”。我國在量子計算領域裡已經走在了世界的前列。
下面還有一個很好的動畫可以看出量子計算機的優越性:
沒錯!走迷宮,傳統計算機想要在上圖中快速的計算出出口位置以及最優的路線,就需要每條路徑不斷的去試錯。
這樣計算速度肯定會非常緩慢,而且計算機也很辛苦。但是量子計算機就不一樣了。它是這樣走迷宮的。
由於量子比特可以傳輸更多的信息,因此量子計算機就可以同時處理非常多的任務,它可以一次性去嘗試更多的路徑,那麼得到答案的時間就相應的短了很多。
這就是量子計算機。
除了量子計算機還有一個好消息就是我國的可控核聚變環流器二號M裝置實現首次放電。核心溫度達到了1.5億攝氏度,被稱為中國的人造太陽。
我們知道可控核聚變一定是人類未來的終極能源,它不僅釋放的能量巨大、而且清潔,完全無汙染、無輻射,並且用於核聚變的氘、氚可以說取之不盡,氦3在月球上也有很多。
目前在國際上實現核聚變的方式無非這幾種:慣性約束聚變,磁約束聚變,磁化目標聚變,亞臨界聚變。
這四種方法通過近幾十年來的大量實驗和研究發現,只有前兩種有望達到盈虧平衡點,也就是輸出的能量大於輸入的能量。
而我國使用的核聚變技術就是磁約束聚變,也就是用磁場約束過熱的等離子體,把等離子體壓縮到一個非常小的體積內,讓其發生核聚變。這個裝置也被稱為托克馬克。
目前我國的環流器二號M裝置實現了放電,也就是說明了實現了可控核聚變,但是可以肯定的是沒有超過了盈虧平衡點,也就是輸出的能量還沒有輸入的能量大。
不然的話,整個世界都炸開鍋了,掌握了核聚變那可就是掌握了未來,掌握了一切。不過又可以肯定的是,我國在核聚變方面絕對是領頭羊。
除了以上的兩個好消息,剩下的就是最近大家非常關注的嫦娥五號,現在已經實現了落月、採樣、外星球上升、上升期入軌,接下來就是和軌道器、返回器對接,傳遞樣本。
已經完成了多半的任務流程,可以說這次的任務穩了,嫦娥五號帶回月球樣本只是時間的問題。估計就在這個月的中旬。
很多人認為,我們現在探索月球,探索外太空就是為了月球的土壤、甚至是月球上的礦產資源,以及核聚變的材料氦3。
其實這都是後話,關於月球採礦、月球建立基地這些事都是現在科學家的設想,未來啥時候能實現其實誰也說不準。
所以現在說為了礦產資源其實還為時過早了。
那麼我們探索月球的意義何在?
其實短期來看真的沒啥意義,但長期來看卻意義非凡。
舉個例子,我們在明朝的時候沒有大力的發展航海,中途放棄,導致了我國在隨後的幾百年間喪失了海洋權力,等我們晃過神來,最後的後果是我們無法承受的。
現在去月球也一樣,宇宙是海洋,月球是島嶼,我們發射探測器就月球其實就是在航海,如果我們這次再次喪失海洋權力,那麼未來的後果也是我們無法承受的。
這就是探索月球長遠的意義,什麼月球礦產、基地其實都是一些小小的方面。
最後我想說一句,中國威武,為科學家點贊。
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