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5月30日上午,2023中關(guān)村論壇系列平行論壇——量子計(jì)算發(fā)展與未來論壇在北京開幕。上游新聞?dòng)浾邚恼搲汐@悉, 中國(guó)科學(xué)院院士、中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院院長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)常務(wù)副校長(zhǎng)潘建偉發(fā)表視頻演講時(shí)表示,我國(guó)科學(xué)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了255個(gè)光子的九章3號(hào)計(jì)算原型機(jī),它針對(duì)特定問題的求解能力已經(jīng)比經(jīng)典的超級(jí)計(jì)算機(jī)快億億倍。在量子計(jì)算領(lǐng)域,希望在未來的5年可以達(dá)到對(duì)數(shù)百個(gè)量子比特的相關(guān)操縱,構(gòu)建專用的量子模擬器幫助理解一些復(fù)雜物理系統(tǒng)規(guī)律。比如高溫超導(dǎo)的機(jī)理,量子霍爾效應(yīng)等等。通過10~15年的努力,希望能夠操縱上百萬個(gè)量子比特,并實(shí)現(xiàn)量子糾纏初步構(gòu)建可編程的通用量子計(jì)算機(jī)。
部分性能強(qiáng)于經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)億億倍
1981年,諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德·費(fèi)曼提出了量子計(jì)算機(jī)構(gòu)想,如何把“構(gòu)想”變成現(xiàn)實(shí)一直是科學(xué)家們的夢(mèng)想。目前,量子計(jì)算已被認(rèn)為可能是下一代信息革命的關(guān)鍵技術(shù),可通過特定算法產(chǎn)生超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的算力,解決重大經(jīng)濟(jì)社會(huì)問題。因此,研制量子計(jì)算機(jī)成為世界科技前沿重大挑戰(zhàn)。2022年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了三位量子科技領(lǐng)域的先驅(qū),以表彰他們利用糾纏光子實(shí)現(xiàn)了貝爾不等式的違背,并因此開創(chuàng)量子信息科學(xué)。
潘建偉介紹,在量子計(jì)算方面,實(shí)現(xiàn)通用的量子計(jì)算機(jī)還需要長(zhǎng)時(shí)間的努力。為了確保該領(lǐng)域的健康發(fā)展,學(xué)術(shù)界微量的計(jì)算設(shè)定了三個(gè)發(fā)展階段。第一個(gè)階段是要實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的優(yōu)越性,量子計(jì)算系統(tǒng)對(duì)某些特定問題的求解速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī),展現(xiàn)出量子計(jì)算本身的優(yōu)越。第二階段是構(gòu)建了專用的量子模擬器,用來求解一些經(jīng)典計(jì)算機(jī)難以勝任的特定的復(fù)雜問題,比如高溫超導(dǎo)機(jī)制等。最后第三階段的目標(biāo)是希望在量子糾纏的幫助下,實(shí)現(xiàn)通用的可編程量子計(jì)算。
潘建偉表示,在2020年我國(guó)科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了76個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章1號(hào)”,“九章1號(hào)”在求解高斯玻色取樣的特定問題上,速度是當(dāng)時(shí)最快的經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)的“5個(gè)數(shù)量級(jí)”。之后系統(tǒng)進(jìn)行了不斷的升級(jí),近期已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了255個(gè)光子的九章3號(hào)計(jì)算原型機(jī),它針對(duì)特定問題的求解能力已經(jīng)比經(jīng)典的超級(jí)計(jì)算機(jī)快億億倍。在量子計(jì)算領(lǐng)域,希望在未來的5年可以達(dá)到對(duì)數(shù)百個(gè)量子比特的相關(guān)操縱,構(gòu)建專用的量子模擬器幫助我們理解一些復(fù)雜物理系統(tǒng)規(guī)律。比如高溫超導(dǎo)的機(jī)理,量子霍爾效應(yīng)等等。通過10~15年的努力,希望能夠操縱上百萬個(gè)量子比特,并實(shí)現(xiàn)量子糾纏初步構(gòu)建可編程的通用量子計(jì)算機(jī)。
量子計(jì)算云平臺(tái)“Quafu”已開放測(cè)試
中科院物理所研究員、北京量子院量子計(jì)算云平臺(tái)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人范桁在演講時(shí)介紹,量子計(jì)算云平臺(tái)是量子計(jì)算綜合性能的展示,以互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算的形式,整合量子芯片、測(cè)控設(shè)備、量子操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件為一體,將量子算力提供給研究及測(cè)試者,是量子計(jì)算走向?qū)嵱没娜珬J郊夹g(shù)和基礎(chǔ)。
北京量子信息科學(xué)研究院聯(lián)合中科院物理研究所和清華大學(xué),共同推出了“Quafu”量子計(jì)算云平臺(tái),取意“量子未來”,上線三個(gè)超導(dǎo)量子芯片,三個(gè)芯片分別有136、18和10個(gè)量子比特,用戶可以自主選擇合適的芯片運(yùn)行量子計(jì)算任務(wù)。云平臺(tái)兼容國(guó)際通用的開放量子匯編語言標(biāo)準(zhǔn),提供了圖形界面、量子匯編語言和客戶端三種提交量子計(jì)算任務(wù)的形式,方便用戶多種應(yīng)用需求。這三枚量子芯片分別擁有136個(gè)、18個(gè)和10個(gè)量子比特。長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,比特?cái)?shù)越多,算力就越強(qiáng),但在現(xiàn)階段則利弊兼有?!傲孔佑?jì)算是會(huì)出錯(cuò)的,而且錯(cuò)誤率并不低?!狈惰旆Q,正因量子計(jì)算的準(zhǔn)確度達(dá)不到100%,芯片中的量子比特越多,算力雖然越強(qiáng),但計(jì)算誤差也會(huì)隨之增大?!八阅壳捌脚_(tái)提供了三個(gè)選項(xiàng),136個(gè)量子比特適合計(jì)算復(fù)雜的問題,但平均精度不算最好,10個(gè)量子比特算得較慢但精度高,用戶可按需選擇。”目前,該量子計(jì)算云平臺(tái)在平臺(tái)規(guī)模、單量子比特?cái)?shù)量等指標(biāo)上,均處于國(guó)際第一方陣,并能實(shí)現(xiàn)18量子比特的全局糾纏,計(jì)算精度為世界前沿水平。
范桁介紹,“Quafu”量子計(jì)算云平臺(tái)已對(duì)國(guó)內(nèi)外用戶開放測(cè)試,有2000余名量子計(jì)算研究者和學(xué)生注冊(cè),運(yùn)行量子計(jì)算任務(wù)50余萬次,顯示其運(yùn)行穩(wěn)定高效。對(duì)于普通用戶,該系統(tǒng)免費(fèi)開放。在該平臺(tái)上,用戶可以根據(jù)自己的需求編寫程序,其不僅兼容了國(guó)際通用的開放量子匯編語言標(biāo)準(zhǔn),還提供了圖形界面,只需要?jiǎng)觿?dòng)鼠標(biāo)就能便捷編程。
(文章來源:上游新聞)
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