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昨日中国宣布一项新世界纪录:第一台量子计算机诞生!

2017-05-04 中港股市龙虎榜 中港股市龙虎榜

埃尼阿克作为世界上第一台经典算法计算机,开辟了一个属于计算机的时代。而现在,以它为首的经典计算机真正的挑战来了……


中国科学院5月3日在上海举行新闻发布会,对外发布了这一消息:世界上第一台超越早期经典计算机的量子计算机诞生。这个“世界首台”是货真价实的“中国造”,属中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等,联合浙江大学王浩华教授研究组攻关突破的成果。


↑图为潘建伟在介绍量子计算机成果。


“量子计算机在求解某类特定问题上具有巨大的优势。”中科院院士、中国科学技术大学教授潘建伟介绍,量子计算利用量子相干叠加原理,在原理上具有超快的并行计算和模拟能力,计算能力随可操纵的粒子数呈指数增长,可为经典计算机无法解决的大规模计算难题提供有效解决方案。


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,量子计算机的速度就好比飞机。例如,一台操纵50个微观粒子的量子计算机,对特定问题的处理能力可超过目前最快的“神威·太湖之光”超级计算机。


并行计算让量子计算机一秒钟就可完成超级计算机几年的计算任务,几天内就能解决传统计算机花费数百万年时间才能处理的问题。正是因为其广阔的发展前景,许多欧美发达国家以及大型高科技公司纷纷布局相关研究。



世界首台量子计算机问世




潘建伟说,这是历史上第一台超越早期经典计算机的量子模拟机,为最终实现超越经典计算能力的量子计算奠定了基础。5月2日,该研究成果以长文的形式在线发表于《自然光子学》。


而最新实验测试表明,该原型机的取样速度不仅比国际同行类似的实验加快至少24000倍,同时,通过和经典算法比较,也比人类历史上第一台电子管计算机(ENIAC)和第一台晶体管计算机(TRADIC)运行速度快10-100倍。


以前,量子计算速度比经典计算机快还只是停留在理论中,而该台原型机将这一理论变成现实迈出了坚实的第一步,把量子计算机真正推向和经典计算机竞争的擂台。这是历史上第一台超越早期经典计算机量子模拟机,为最终实现超越经典计算能力的量子计算这一国际学术界称之为“量子称霸”的目标奠定了坚实的基础。


打破世界纪录 实现10个超导量子比特纠缠



在超导体系,该研究团队自主研发了10比特超导量子线路样品,通过高精度脉冲控制和全局纠缠操作,成功实现了目前世界上最大数目的超导量子比特的多体纯纠缠,并通过层析测量方法完整地刻画了10比特量子态。这一成果打破了美国之前保持的9个量子比特操纵的记录,形成了一个完整的超导计算机的系统,使我国在超导体系量子计算机研究领域也进入世界一流水平行列。



根据计划,潘建伟研究团队将计划在今年年底实现大约 20 个光量子比特的操纵, 20 个超导量子比特样品的设计、制备和测试,量子计算机的速度将会成指数增长。



天下武功,唯快不破!

要说量子计算机和传统计算机的优势,快是最为简单粗暴的。



理论上来说,量子计算机能够把传统计算机耗百万年级别时间处理的问题在短短的几秒钟解决而快,能够解决很多问题。


比如我们在预测天气的时候,目前常常有错报或者误报的情况,其本质就是因为计算机的运算速度不够快,即使能够建立起准确的分析模型,受制于运算速度也不能够完全发挥人类在分析问题上的聪明才智。


同样的道理,在预测地震、海啸等极端灾害的时候,摇撼等检测技术的欠缺是一方面,更为重要的瓶颈还是计算机处理信息的能力和按照已有变量得出结论的信息处理能力薄弱。


医药方面,更多疑难杂症有望得到解决。比如艾滋病等病毒的解药至今难以研发,主要就是因为变化的速度太快,药物的研发速度跟不上病毒的变化速度所致。而量子计算机无疑能给人类争取到更多的时间和空间来赶上病毒的步伐。而且量子计算机通过模拟研发,也可以减少活体实验对动物和人类带来的伤害。


交通方面,借助量子计算机,能够根据每一个人建立起出行的模型,可以极大的帮助政府采取更加有针对性的措施,把堵城化解于无形!


在军事、太空领域,量子计算机的应用更为广泛借助于其极低的能耗、极快的运算速度,政府和军方可以用更少的能源消耗获得更大的科研进展速度。新能源研究领域的一些问题,也会因为量子计算机快速的计算能力得到解决。


解决经济问题的杀手锏


除了快,量子计算机最大的贡献可能是改变了计算机的思考方式!


目前计算机都是二进制码,当我们给计算机一个指令之后,计算机必须按照一定的秩序来检索或者计算,从而给出我们一个结果,或者执行某一个指令。


如果我们把我们人类的思考模式和计算机做一个对比会发现,计算机是线性的,而我们的思维则往往是并行、多元、甚至跳跃的,这种思维方式的差异是人类和目前计算机及人工智能本质上的差别。如果不解决这个问题,恐怕人工智能永远也不会和人类在意识水平上处于同一水准。


也正是因为这种思维方式的差异,政府部门和金融机构,在制定经济政策、交易政策、投资策略时往往会产生比较大的偏差,甚至以传统计算机建立起来的分析模型可能根本就不能适用于现代经济社会的发展。


而量子计算机则和传统计算机在思考方式上有本质的不同。例如网上一段比较流行的桥段:


想像一下,你被要求5分钟内在图书馆某一本书的某页上找到一个字母“X”,这几乎是不可能的,因为那里有5000万册书。但是如果你处于5000万个平行现实中,每个现实都可以查看不同的书籍,你肯定能在其中某个现实中找到这个“X”。在这个假设中,普通计算机就是像疯子一样的那个你,需要5分钟内找遍尽可能多的书。而量子计算机却能将你复制出5000万个,每个只需翻找一本书即可。


简单的来说,传统计算机是按部就班,以一定秩序的检索,而量子计算机则是同时展开多重研究。量子计算机的这种特性是因为量子比特,可以同一时间存在于两种状态!


所以,传统计算机解决不了的和人类思考模式相关的经济问题,投资问题等等一些列抉择性的问题都有可能在量子计算机面前得到更加完美的解决。


试想,借助量子计算机,以人类思考方式进行超高速计算,我们的群体性行为、思想变化、情绪变化,都不再是难以估量的东西,而一旦人类思维方式和情感变化等最为复杂的因素被破解,那么经济周期将更加平整,经济政策的制定也将更加符合规律。


买房的不同人群,刚需的,投资的,投机的,其心理变化,思考方式,乃至最后的决策,都可能被掌握,调控房价的难度有望大幅下降!


当然,上述分析的实现还有一定的距离,但最终达到并不是遥不可及的!


科技才是第一生产力。对于国家的竞争来说,谁能够在量子计算机和真人工智能等领域获得绝对性的领先优势,谁可能就将掌握人类有史以来最为厉害的革命性工具。


新闻多一点


除了量子计算机之外,在量子通信方面,我国也取得巨大进展。2016年8月,由潘建伟团队牵头实施的世界上首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射。经过为期数月的在轨测试后,已交付用户开展科学实验任务。


潘建伟透露,国家发改委支持建设的远距离光纤量子通信骨干网络“京沪干线”已于去年全线贯通,目前正在进行正式开通并交付使用前的最后测试。据了解,“京沪干线”全长2000余公里,连接北京、上海,贯穿济南、合肥等地,可为沿线城市间的政府、金融机构等提供高速、高安全等级的信息传输保障。


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