很多朋友對于九章量子計算機和中國九章量子計算機不太懂，今天就由小編來為大家分享，希望可以幫助到大家，下面一起來看看吧！
12月4日，中國科學技術大學宣布，潘建偉團隊與中科院上海微系統所、國家并行計算機工程技術研究中心合作，成功構建出76個光子的量子計算原型機“九章”，求解數學算法的高斯玻色采樣問題，并在線發表論文《用光子使用量子計算優越性》，成功宣告中國成為獲得“量子優越性”的第二個國家，而“量子優越性”，還有另一個說法，叫做“量子霸權”。也就是說中國是第二個擁有“量子霸權”的國家，僅次于美國。
那么這個“量子霸權”到底有什么用呢？量子計算機能夠代替傳統計算機嗎？量子計算機到底是什么東西？
這是一類遵循量子力學規律，并可以進行高速數學和邏輯運算、存儲以及處理量子信息的物理裝置。當某個裝備處理和計算的量子信息，運行的是量子算法時，它就是量子計算機。和普通的計算機相比，你可以將它理解成用量子力學規律來進行高速運算的計算機，同時擁有運行速度快，處理信息能力較強，應用范圍較廣的特點。
它的運行速度到底有多快呢？以這次潘建偉教授團隊研發的“九章”來說，九章這次解決的問題叫做“高斯玻色采樣”。相信不少人都知道高爾頓釘板，它是由英國生物統計學家高爾頓設計，一個用來計算隨機概率的設施。
在一塊釘板上，在相同距離釘上釘子，使所有的釘子彼此間的距離都保持相等，然后在正中間入口處放上玻璃球，小圓球在向下降落的過程中，碰到的釘子皆會以1/2的概率，向左或者向右滾動，然后再碰到下一層的釘子，繼續向左或者向右滾動，一直到滾到底板下面的位置。
而高斯采樣就是將許許多多的小球，不斷放入，去研究它們最終會在底板每個格子出現的概率，即所謂的研究隨機現象的模型。而玻色是什么呢？它是指量子計算機將小玻璃球換成各種玻色子，例如這次“九章”采用的就是光子，成功采取5000萬個樣本的研究數據。
不要小看這個問題，如果我們采用的是傳統計算機來計算這個問題，那么普通計算機是需要上百億年才能成功計算出結果。而如果采用的是目前世界上最快的超級計算機“富岳”來說，同樣也需要6億年的時間才能解答這個問題。但“九章”呢？它僅僅只需要200秒的時間，就將所有樣本的輸出結果進行統計計算。
速度到底有多快不用說明了吧。如果不理解，我們再來說說美國。2019年，谷歌發明的“懸鈴木”量子計算機，讓美國成為首個獲得“量子優越性”的國家。這是一個采用53個量子比特的計算機，針對的是隨機線路取樣的問題。這個問題簡單來說，就是一個人走到一個路口，有向左和向右的兩條道路，不管是向哪邊走，依舊會出現向左和向右的兩條岔路，以此去觀察最后的結果。
對于這個問題，“懸鈴木”同樣只用200秒就完成100萬次的取樣，如果采用當時世界上最快的超算“頂峰”來說，需要2天半的時間才能計算出來。值得一提的是，這次我們發明的“九章”，如果以計算速度而言，是要比谷歌的“懸鈴木”要快上100億倍。
不過也只是按照理論來說，因為兩者面對的問題不同，兩者采用的量子比特不同，很難評價到底是誰的性能更好一些。如此快速的計算能力，不難理解為什么各國要研究量子計算機了吧？
在未來世界，當人們解決量子計算機在邏輯計算的限制后，帶來的是難以想象的高效計算能力。
但量子計算機太抽象，因此從很難被人們認可。很多人就在疑惑一件事，量子計算機會不會取代傳統計算機，會不會以后我們打游戲、看視頻，都是用量子計算機來進行操作的。對于這個問題，就目前來看是完全不可能的。
因為量子計算機如今更多的職責，是解決那種人類和傳統計算機難以完成的高效運算和信息處理的問題。但未來會怎么樣，目前其實還不好說，可能會取代也可能不會取代。為什么這么說呢？
首先我們得理解，傳統計算機和量子計算機的差異性。學過計算機知識的人都應該知道“比特”是什么，說的其實就是信息量單位，也就是二進制數字中的“位”。二進制，是計算機最基本的工作原理，而每一個“0和1”都是一個“位”。就比如32位計算機的CPU，說的就是和這個CPU一次最多只能處理32位數據。
而量子計算機也是如此。不過它最基本的單位不是“比特”，而是“量子比特”，目前對于這個東西還沒有一個明確的定義，但簡單來說，就是用量子態的物質來做基本單位。如此一來，它計算時還需要結合量子的各種狀態，籠統說起來，比特的狀態是唯一的，但量子比特是允許在同一時刻擁有兩個狀態的疊加，這是量子計算的基本性質，可以理解成，它是“薛定諤的比特”。
不過和傳統計算機相比，量子計算機如今的限制很多。目前全球還沒有一個嚴格意義上的量子計算機，就是“九章”，其實都只是原型機。因為量子計算機需要滿足4個條件。一是用這個物理體系可以表示量子比特；二是可以把量子比特制備到特定的初始狀態；三是可以把這個體系按照期望的方式進行變化；四是可以測量體系的輸出。
因此現如今的量子比特，往往都局限在光學、離子阱、超導和核磁共振，我們的九章就是采用光學，而懸鈴木則是采用超導。因此，量子計算機距離實用還十分遙遠，即便他擁有難以想象的運行速度，但我們如今是無法拿來使用的，只能用來計算一些問題。
因此，如果你問量子計算機打游戲會卡嗎？只會讓人啼笑皆非，現如今的量子計算機，更被科學家關注的，其實是它解決的問題是什么，就比如這次的“高濕玻色采樣”。
但你也別以為，量子計算機就沒有用了，它未來的前景是無限光明的，并且就對現階段而言，它體現的還是中國技術的突破。一個是證明，我國掌握現如今的最強能力的量子光源；一個是證明，我國掌握現如今最強大的干涉技術；一個是證明，我國掌握微觀粒子的高精密操控技術。還有就是上海微系統所研發的探測器，也代表的是現如今的最高技術水平，都是在表達，中國量子技術上的成功和突破。“九章”的研發成功，讓中國在量子領域處于優越地位。
對于量子的東西，對于我們普通人而言是十分抽象，但它確實關系著許多科學問題和技術難題。許多人類至今無法解決的問題，以后都得靠量子計算機來進行。如果我國能夠一直保持領先，我們的科技水平也將迅速提高，現在你還會覺得量子計算機沒有用嗎？
量子計算機九章：6億年計算，它只需200秒，超谷歌100億倍
“九章”的超高算力主要依靠的是其量子疊加態和量子并行運算。以兩個比特的系統為例，傳統計算機一次只能表示00/01/10/11中的一個，需要四次才可將其全部表示出來；而量子疊加態只需要一次，就可以完成傳統計算機的工作。因此量子計算機的算力得到了巨大的提升。以“九章”為例，它由七十六個光子控制，其算力在2的76次冪級別，因此其計算能力遙遙領先傳統計算機。
量子并行運算與傳統并行運算不同。以穿越迷宮為例，在上萬條路中只有一條通向出口。傳統計算機像是一只螞蟻，先選擇一條路一直走到死胡同再換一條，如此往復直至找到出口；而量子計算機像是一群螞蟻，它們分工明確，可以一次性包攬所有的路，從而快速找到出口。
近年來，中國在量子技術領域取得了一系列重大進展。2020年12月4日，《科學》雜志公布的中國“九章”計算機重大突破，讓世界矚目。這臺由中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等學者研制的76個光子的量子計算原型機“九章”，在谷歌“懸鈴木”計算機之后，再次成功實現了“量子計算優越性”的里程碑式突破。
世界首臺光量子計算機“九章”誕生在中國。2020年12月4日，中國科學技術大學的潘建偉、陸朝陽等人構建了一臺76個光子100個模式的量子計算機“九章”，它處理“高斯玻色取樣”的速度比目前最快的超級計算機“富岳”快一百萬億倍。
也就是說，超級計算機需要一億年完成的任務，“九章”只需一分鐘。同時，“九章”也等效地比谷歌去年發布的53個超導比特量子計算機原型機“懸鈴木”快一百億倍。
“九章”的架構
從外觀上看，與其說它是計算機，倒不如說是一臺敞開式的運算系統：實驗桌上3平方米左右的格子里擺滿了上千個部件，“這些都是量子計算機原型機的光路”，正是通過中國自主創新的量子光源、量子干涉、單光子探測器等，構建了76個光子的量子計算原型。
另一張桌子上，擺放著“九章”的接收器。如果站在兩張桌子之間，就意味著置身于“九章”之中”。原來，神秘的“九章”就是一堆光路和接收裝置。
來源:光明日報
量子計算機“九章”
【曬曬咱的國之重器11】
2020年12月4日，中國科學技術大學宣布該校潘建偉院士團隊成功構建76個光子的量子計算原型機“九章”。同日，國際學術期刊《科學》發表了該成果，這是“一個最先進的實驗”“一個重大成就”，審稿人如此評價。
有多重大？答案是：這一突破使我國成為全球第二個實現“量子優越性”的國家。
所謂“量子優越性”，即對于特定任務，量子計算機可以解決，而現存的任何經典計算機運用任何已知算法，都不能在一個可接受的時間內完成。
有多“優越”？“九章”對于處理高斯玻色取樣的速度比超級計算機“富岳”快100萬億倍，也就是說，當求解5000萬個樣本的高斯玻色取樣時，“九章”需200秒，而截至2020年，世界最快的超級計算機“富岳”需6億年。同時，“九章”克服了谷歌超導量子比特計算機“懸鈴木”的一個漏洞。
“在費曼提出量子計算的概念近40年后，‘九章’在實驗上嚴格地證明了量子計算的加速能力，把夢想變成了現實。”潘建偉團隊成員、中國科學技術大學教授陸朝陽說，和原子、離子、超導電路等類型的量子計算機相比，光量子計算可在室溫下、空氣中運行，能克服量子噪聲極限，結構亦相對比較簡單。“‘九章’使得我國第一次進入國際量子計算第一方陣。”
“九章”啥樣？在安徽合肥微尺度物質科學國家研究中心，兩個通過光纖連接起來的長3米寬1.5米的不起眼“盒子”和“盒子”里密布的光學元器件，就是“九章”。“一個用來產生光源，另一個進行干涉，把光信號變成電信號后引到隔壁的探測器進行分析。”陸朝陽的學生、“九章”論文第一作者、95后博士生鐘翰森介紹。
值得一提的是，研制出“九章”的團隊，除了潘建偉、陸朝陽幾位導師外，主力都是像鐘翰森這樣的年輕人！
更值得驕傲的是，“九章”構建后不到一年，2021年10月，“九章”的升級版“九章二號”成功構建，再次刷新國際光量子操縱的技術水平，其處理特定問題比目前全球最快的超級計算機快億億億倍。
加上2021年10月中國科大發布的超導量子計算機“祖沖之二號”，這一系列令人矚目的成果，標志著我國已成為世界上唯一一個在超導和光量子兩個“賽道”上達到“量子優越性”里程碑的國家。
“證明‘量子優越性’，可以說是量子計算機研制征程上的一個里程碑。‘九章二號’和‘祖沖之二號’的誕生，像一對雙子星，照亮了量子應用更廣闊的前程。”潘建偉說。
量子科技是人類社會的重要未來科技，代表了人類的發展方向。其中的量子計算機是未來各國爭奪的科技制高點，各個大國都在爭相發展，以求奪取量子霸權。
“九章”量子計算機是中國量子科技和量子計算機能力的展示，更是在已知的量子計算機中奪得世界第一！
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