【央广网】中国量子计算原型机“九章”问世 问鼎全球最快计算机

2020年12月06日

【央广网】中国量子计算原型机“九章”问世 问鼎全球最快计算机

央广网北京12月5日消息（记者王利）据中央广播电视总台中国之声《新闻纵横》报道，科幻作家刘慈欣的小说《镜子》中有一台超弦计算机，这台计算机拥有几乎无限运算和存储能力。科幻故事有一天会成真吗？也许量子计算机能给出答案。

最近，中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与合作者成功构建了76个光子的量子计算原型机“九章”。根据现有理论，在经典数学算法“高斯玻色取样”任务中，“九章”一分钟完成的任务，超级计算机需要一亿年。
量子计算机的速度有多快？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，那么量子计算机的速度就好比飞机。陆朝阳介绍，由于量子计算机在原理上具有超快的并行计算能力，因此量子计算机的速度可以轻松“秒杀”传统经典计算机。“量子计算机是利用量子力学的原理，量子力学可以允许一个物体同时处于多种状态，比如0和1同时存在，它可以做并行计算，就是很多个任务可以一起完成，因此它就有了超越经典计算机的计算能力。”
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，而量子计算机则可望通过特定算法实现指数级别的加速。
当前，研制量子计算机已成为世界科技前沿的最大挑战之一。经过二十多年研究攻关，潘建伟团队成功构建了76个光子100个模式的高斯玻色取样量子计算原型机“九章”。陆朝阳介绍：“它采取了由76个光子输出，然后在100×100的目前世界上最大尺度的干涉仪里进行干涉，干涉的过程其实也是我们完成计算的过程。”
据了解，量子计算研究的第一个阶段性目标，就是实现“量子优越性”，即作为新生事物的量子计算机，一旦在某个问题上的计算能力超过了最强的传统计算机，就证明了量子计算机的优越性，跨过了未来多方面超越传统计算机的门槛。潘建伟表示：“我们在高斯玻色的采样实验中构建了一个量子计算的原型机，可以比目前最快的超算能够快10的14次方倍，相当于这里算一分钟的东西，用‘富岳号’算要算一亿年才能算完，这就叫做量子优越性。”
潘建伟说，“九章号”量子计算原型机确立了我国在国际量子计算研究中的第一方阵地位，为未来实现规模化量子模拟机奠定了技术基础。“‘九章号’展示了量子计算的强大算力，我们计划把它初步用于量子化学的一些研究、图论里面一些组合数学方面的研究，甚至也可以用于一些机器学习的研究，我们可以用它做一些有效的、有益的探索。”
对于“九章”的突破，《科学》杂志审稿人评价，这是“一个最先进的实验”“一个重大成就”。多位国际知名专家也给予高度评价。德国马普所所长、沃尔夫奖得主伊格纳西奥·西拉克说：“总体来说，这是量子科技领域的一个重大突破，朝着研制相比经典计算机具有量子优势的量子设备迈出了一大步。我相信这项成果背后付出了巨大的技术努力。潘教授的团队在世界上是独一无二的，他们产生了包括这个实验在内的很多重大成果。”

据介绍，之所以取名“九章”，是为了纪念中国古代著名数学专著《九章算术》。潘建伟说，目前，“九章”还处于量子计算机的发展第一阶段，“量子优越性”实验并非一蹴而就的工作，在“九章”量子原型机的基础上，研究团队将通过一系列技术攻关，力争尽早研制出通用量子计算机。“希望通过15年到20年的努力，能够研制出通用的量子计算机，这样它就可以解决很多非常广泛的问题，比如密码分析、气象预报、药物设计，然后来探索物理学、化学、生物学里面的一些复杂问题。”潘建伟说。

《央广网》新闻纵横（2020年12月5日）

http://china.cnr.cn/yaowen/20201205/t20201205_525353207.shtml