中国量子计算机“九章”问世:比最快的超算还快一百万亿倍

中国量子计算机“九章”问世:比最快的超算还快一百万亿倍
2020年12月04日 21:42 科技美学

就在今天,中国科学技术大学宣布,该校中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作,构建了76个光子100个模式的量子计算原型机“九章”。

这一成果,使得我国成功达到了量子计算研究的第一个里程碑——量子计算优越性(Quantum Supremacy,国外也称之为“量子霸权”)。

相信超级计算机的大名大家都听说过,超级计算机以每秒能够计算大量的数据而闻名。但是在量子计算机面前,超级计算机只能算是小老弟。

那么量子计算机到底能达到多快的速度呢?

按官方说法,根据现有理论,该量子计算系统处理高斯玻色取样(Gaussian Boson Sampling)的速度,比目前世界上最快的超级计算机快一百万亿倍。

“高斯玻色采样” 是一种复杂的采样计算,其计算难度呈指数增长,很容易超出目前超级计算机的计算能力,适合量子计算机来探索解决。它是 “玻色采样” 问题的一种,而玻色采样问题是量子信息领域第一个在数学上被严格证明可以用来演示量子计算加速的算法。

实验显示,当求解 5000 万个样本的高斯玻色取样时,“九章”需 200 秒,而目前世界最快的超级计算机 “富岳”需 6 亿年。

不仅如此,"九章" 的表现,也远远超过了Google去年发布的量子计算成果。

据了解,在去年9月,Google宣布实现量子优越性,具体来说,Google在一台53比特的量子计算机上仅用3分20秒便完成了在超级计算机上需要一万年的计算。当时,这被认为是量子计算领域的一次巨大突破。

不过“九章”通过高斯玻色取样证明的量子计算优越性不依赖于样本数量,克服了Google 53比特随机线路取样实验中量子优越性依赖于样本数量的漏洞。“九章”输出量子态空间规模达到了10的30次方,而“悬铃木”输出量子态空间规模是10的16次方,目前全世界的存储容量是10的22次方。

总体来看,该成果牢固确立了我国在国际量子计算研究中的第一方阵地位,为未来实现可解决具有重大实用价值问题的规模化量子模拟机奠定了技术基础。

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