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“九章”問世,比谷歌量子計算機快一百億倍,量子運算已經崛起

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《九章算術》,乃是我國古代一部影響力堪比歐幾裡德《幾何原本》的數學類教科書。公元一世紀左右其正式成書,總結了戰國、秦、漢時期的數學成就,首先記錄了盈不足等問題,還在世界歷史上首次闡述了負數及其加減運算法則。

可以說,它的出現標誌著我國古代數學完整體系的形成。

“九章”問世,比谷歌量子計算機快一百億倍,量子運算已經崛起

就在這幾天,“九章”這個名字,又一次佔據各大國內外新聞的頭版頭條,又一次讓它的大名為老幼婦孺所皆知。根據報道,我國的全新的光子構建的量子計算機超越世界上運算速度最快的經典超級計算機,這還是史上第一次。

中國科學技術大學潘建偉與陸朝陽教授率領的團隊設計,中科院上海微系統所、國家並行計算機工程技術研究中心製造的量子計算機“九章”完成“高斯玻色取樣問題”的求解,處理5000萬個樣本只需200秒,而目前世界最快的超級計算機——日本Fugaku要用6億年,秒算51億次仍舊被秒殺!

“九章”問世,比谷歌量子計算機快一百億倍,量子運算已經崛起

“九章”的運算結果是76個被探測到的光子,這遠遠超過了先前創下紀錄的5個被測光子以及經典超級計算機的運算能力。對比超算的運算過程,陸朝陽稱,10個、20個光子的時候,結果都能對得上,到40個光子的時候超算就比較吃力了,而“九章”一直算到了76個光子。

2019年的時候,美國谷歌團隊曾研製成功了53個量子比特的計算機“懸鈴木”(sycamore),其完成100萬次隨機線路取樣任務只需200秒,而當時最快的經典超級計算機需要2天。

“九章”問世,比谷歌量子計算機快一百億倍,量子運算已經崛起

現在的“九章”,其速度比去年穀歌發佈量子計算原型機“懸鈴木”再快上一百億倍!

中國的經典超級計算機“神威·太湖之光”在國際排名中能夠到一個不錯的靠前位置,而讓它來完成這項“高斯玻色取樣”任務,並達到同等要求,將需要近25億年!

“九章”問世,比谷歌量子計算機快一百億倍,量子運算已經崛起

與經典的硅基處理器計算機完全不同,量子計算機由激光發生器、各種反射鏡、稜鏡及光子探測器組成,極為精密,雖然在短時間內難以達到通用型計算機的程度,但它卻能充分展現量子計算帶來的巨大威力。

量子計算機在速度上用指數級的超越,將經典計算機按在地上摩擦,其完成了其他運算設備基本可以說無法完成的計算任務,這就是“量子霸權”。2019年,美國發布《國家量子計劃法》,也代表著量子計算的巨大潛力與威力得到了國家安全、物理學、經濟學以及計算機科學的廣泛認知。

“九章”問世,比谷歌量子計算機快一百億倍,量子運算已經崛起

而量子計算的強大算力,更是讓全球密碼學都為之顫動,它難以置信的運算速度幾乎能夠動搖密碼的根基,有朝一日,量子計算機將會迫使密碼全面改進換代,傳統密碼學將成為歷史。

對比谷歌的量子計算機,“九章”採用的技術方法完全不同。

首先,“懸鈴木”用金屬超導環構成量子比特,而在“九章”中,光子本身就是量子比特。這進一步獨立證實了量子計算原理甚至可以在完全不同的硬件上實現“量子霸權”。

“九章”問世,比谷歌量子計算機快一百億倍,量子運算已經崛起

運用超導構造,這意味著“懸鈴木”需要全程在零下270餘攝氏度的極低溫環境下運行。而“九章”除了探測部分需要零下269.12攝氏度的環境外,其他部分全都可以在室溫下運行。

此外,“懸鈴木”僅在小樣本情況下才能領先經典超級計算機,而“九章”則在大小樣本上全面領先經典超算。即谷歌的量子計算機僅在短跑時有優勢,而“九章”則是長短跑全面手。

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目前,量子計算機的發展,仍然只能解決單一問題,“懸鈴木”只能處理“隨機線路取樣”,“九章”也僅能求解“高斯玻色取樣”,主要還是因為搭建量子計算機的材料對其做出了限制。

不過,量子計算已經展現出它光明的未來與強大威力,相信明天!

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