世界量子日 | 量子计算“简史”:1980 - 2100
今天(2023年4月14日),是第三个世界量子日(World Quantum Day),这是由来自65个以上国家的量子科学家发起的一项倡议,于2021年4月14日启动,并作为2022年4月14日第一次全球庆祝活动的倒计时。中国的量子科学家潘建伟和陆朝阳是这项倡议的发起人之一。
这是一个自下而上的倡议,邀请所有量子科学家、工程师、教育工作者、交流者、企业家、技术专家及其组织,组织相关活动如外展讲座、实验室参观、辩论、采访等,在全世界庆祝世界量子日。
官网网站:
https://worldquantumday.org/2023/02/15/world-quantum-day-2023-join-the-global-celebration/#
世界量子日旨在让公众参与对量子科技的理解和讨论,即:
- 它是如何帮助我们在最基本的层面上理解自然的;
- 它是如何帮助我们开发对我们今天生活至关重要的技术的;
- 它将如何引领未来的科技革命;
- 以及这些将如何影响我们的社会。
为什么选在4月14日?因为这是普朗克常数四舍五入的前三个数字:4.135667696×10−15 eV.s,这是能量和时间的乘积,是支配量子物理的基本常数。
从普朗克提出“量子”概念算起,迄今已逾120年,为了庆祝世界量子日,本文将穿越过去与未来,带你进入量子的时空旅程。
1980 美国 Paul Benioff描述了第一个计算机的量子力学模型,表明量子计算机在理论上是可能的。 |
1985 英国,牛津大学 David Deutsch提出了通用量子计算机的概念:一种从数学上理解量子计算机上可能发生的事情的方法。 |
1994 美国,贝尔实验室 Peter Shor开发了Shor算法,这将使量子计算机能够以比最好的经典算法更快的速度计算大数字的因数。 |
1995 美国 多位研究人员独立提出首个量子纠错方法,以自动修复量子计算机中容易出现的错误 |
1997 量子隐形传态——即把量子信息从一个地方传送到另一个地方,首次在单光子中得到证明。 |
1998 英国,牛津大学 研究人员首次在一台2量子比特量子计算机上运行量子算法,解决了 Deutsch 问题 |
2001 美国 IBM、斯坦福大学团队在一台由试管中的数十亿分子组成的7量子比特量子计算机上使用肖尔算法,找到了15的因子。 |
2004 美国 发布了量子信息科学和技术路线图,以促进“QC 的发展达到可以可靠地推断出容错机制的可扩展性的程度。” |
2009 美国 第一个电子量子处理器建成:这个2量子比特的超导芯片是由超过10亿个铝原子组成的超导电子线路。 |
2012 美国 John Preskill创造了“量子计算优越性(quantum supremacy)”一词来描述量子计算机解决经典计算机无法解决的问题的潜在能力。 |
2013 美国 谷歌、美国宇航局和美国大学空间研究协会宣布启动量子人工智能实验室 |
2019 美国 IBM公布其首台商用量子计算机——20量子比特的Q System One |
2019 美国 谷歌称其量子计算机用200秒完成了我们最强大的计算机需要1万年才能完成的任务,实现了量子计算优越性的目标。 |
2020 中国 中国研究人员声称已经实现了量子计算优越性,使用称为“九章”的 76量子比特系统(平均 43) ,其计算速度是经典超级计算机的 100 万亿倍。 |
2021 中国 研究人员已经建立了世界上最大的综合量子通信网络,将 700 多条光纤与两条QKD地面到卫星链路相结合,网络节点之间的总距离可达 4600 公里 |
2021 中国 团队开发出世界上最快的可编程量子计算机。基于光子的“九章二号”据称能够在一毫秒内计算出一项任务,否则传统计算机需要 30 万亿年才能完成 |
2021 中国 “祖冲之二号”是一台66比特可编程超导量子计算机,是目前世界上最快的量子计算机,可以运行比谷歌Sycamore复杂一百万倍的计算任务,速度也快一千万倍。 |
2022 澳大利亚 世界上第一个量子计算机集成电路被展示。 |
2022 诺贝尔奖颁给量子纠缠 |
2022 美国 IBM 展示了其 433量子比特“Osprey”量子处理器 |
2023 美国 谷歌首次突破纠错盈亏平衡点 |
?
2030
21世纪30年代
量子计算机开始像现在强大的计算机一样被使用,在化学、材料科学、药物设计和金融服务中找到用途。
2040
21世纪40年代
到目前为止,量子计算机将包含数百万个量子比特,这将使它们能够打破目前用于保护互联网安全的大部分加密技术。
2050
21世纪50年代
量子计算开始影响日常生活。一些应用程序将其部分处理过程转移到云端的量子计算机上。
2100
22世纪
定制的量子计算芯片被集成到我们的设备中。谁知道我们会用它们来做什么,但我们肯定会想出一些办法来!
结语
从上世纪80年代到90年代,基本完成了量子信息科学框架的搭建,为今天的第二次量子革命奠定了基础。如今,虽然几乎每天都能看到量子信息科学取得突破的消息,但距离实现真正广泛的量子优势还有很长一段距离。
——这也是世界量子日存在的意义,它将回答量子如何引领未来的科技革命,以及这些将如何影响我们的社会。革命尚未成功,光子盒将陪伴各位,一路前行。
参考链接:
[1]https://www.itworldcanada.com/slideshow/a-brief-history-so-far-of-quantum-computing-part-1
[2]https://www.newscientist.com/article/2221294-googles-qubit-rivals-the-race-to-useful-quantum-computers-has-begun/
[3]https://www.wikiwand.com/en/Timeline_of_quantum_computing_and_communication#introduction
|qu|cryovac>