據(jù)最新海外數(shù)據(jù)顯示，2019年，美國國家量子倡議法案簽署成為法律，美國將在未來10年內(nèi)在量子技術(shù)上投資超過12億美元。這一領(lǐng)域也得到了相當多的炒作，媒體上甚至出現(xiàn)了夸張的說法稱量子計算機將使經(jīng)典計算機完全過時。

具有美國代表性的就是谷歌量子計算機“懸鈴木”，它是由鋼和黃銅構(gòu)成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)像 “枝形吊燈” 一樣交織纏繞。目前美國該量子計算機需特定的設(shè)備和裝置以及環(huán)境，同時該設(shè)備目前必須附加一臺增壓式制冷機，每下降一層，它的溫度就會更低一些。裝置底部的溫度保持在絕對溫度 0℃ 以上。同時宣稱量子計算機通過用 53 個量子位就在短短幾分鐘時間內(nèi)完成了一項高難度計算任務(wù)，并揚言當代超算的計算1 萬年也不可能完成。

但次計算成果被IBM隨后質(zhì)疑谷歌的計算有誤，傳統(tǒng)計算機不是需要1萬年，而是只需幾天就能實現(xiàn)，質(zhì)疑谷歌是在嘩眾取寵，但截止當前谷歌任然沒有回應(yīng)。

美國“懸鈴木”量子計算機被美國褒揚的神乎其神，不免讓人感覺有些質(zhì)疑，當然不可否認的是該機確實有它的一定優(yōu)勢，就如它是一種通用量子計算機原型機。在2020年，“懸鈴木”量子計算機就模擬了化學(xué)反應(yīng)，為進行大型量子化學(xué)模擬、創(chuàng)造新的化學(xué)物質(zhì)奠定基礎(chǔ)。至少在該項領(lǐng)域我國的量子計算機未曾進行過類似的實驗。

我國的量子計算機與美國幾乎同時起步，但與美國的“懸鈴木”量子計算機相比，有很大的不同。應(yīng)該說在量子計算機領(lǐng)域中美在各自的賽道上各有優(yōu)勢。

我國的最新的量子計算原型機學(xué)名叫做——“九章”，是中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽等組成的研究團隊與國內(nèi)合作，構(gòu)建了76個光子的量子計算原型機“九章”，實現(xiàn)了具有實用前景的“高斯玻色取樣”任務(wù)的快速求解。其運算速度比目前最快的超級計算機快一百萬億倍，在該領(lǐng)域要比去年谷歌發(fā)布的53個超導(dǎo)比特量子計算原型機“懸鈴木”快一百億倍。

這一成果使得我國成功達到了量子計算研究的第一個“量子領(lǐng)先”。

在過去的幾年里，量子計算已經(jīng)從一個默默無聞的科學(xué)名詞成長為一個價值數(shù)十億美元乃至未來千億萬億美元價值的高科技產(chǎn)業(yè)的“寶石”，因為未來它將其對國家安全、全球經(jīng)濟以及物理學(xué)和計算機科學(xué)基礎(chǔ)的重大影響而具有重大的戰(zhàn)略價值。

但全球所有量子計算機包括我國的“九章”，要取代經(jīng)典計算機還有非常大的距離。同時它和現(xiàn)有的計算機存在巨大的差別，什么顯示器、鍵盤、鼠標都看不到。我們熟知的芯片和電路，在這里變成了光路和光量子。

首先“九章”量子計算原型機是一種專用量子計算機，是為了專門解決“高斯玻色取樣”任務(wù)。在這個領(lǐng)域，他比傳統(tǒng)的超算機快一百萬億唄。但是如果是玩電競或王者榮耀，目前還無法運行。

第二是九章不依賴采樣數(shù)量，而美國“懸鈴木”則受限于采樣數(shù)量，采樣數(shù)量越多，“懸鈴木”計算機的優(yōu)勢就越小，采樣過多的話量子計算機的優(yōu)勢反而成為劣勢。

第三就是“九章”輸出量子態(tài)空間規(guī)模達到了10的30次方，相比之下“懸鈴木”量子計算機輸出量子態(tài)空間規(guī)模只有10的16次方。

第四我國“九章”還有另一個大的優(yōu)勢，就是可以常溫運行，不用像美國計算機需要特質(zhì)裝備要維持超導(dǎo)低溫，適應(yīng)性更好。

盡管當前我國的“九章”量子計算原型機是一種專用量子計算機，不是通用量子計算機，但“九章”具備向通用量子計算發(fā)展的潛能，高斯玻色取樣算法在圖論、機器學(xué)習(xí)、量子化學(xué)等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。

美國自然雜志表示，九章的光子電路目前還不是可編程的，所以目前“它不能用來解決實際問題，但如果將來能夠制造出足夠高效的可編程芯片，幾個重要的計算問題就可以解決。其中包括預(yù)測蛋白質(zhì)如何相互對接以及分子如何振動。”

而創(chuàng)建“高斯玻色取樣”算法的科學(xué)家斯科特·阿倫森在美國《科學(xué)美國人》發(fā)表了關(guān)于九章的觀點表示：從2011年他和學(xué)生亞歷克斯·阿希波夫建立“玻色取樣”算法后，多年來實驗一直停留在探測到3到5個光子的水平上，因為擴大規(guī)模極度困難，而這次中國科學(xué)家成功實現(xiàn)了76個光子的計算，面對這樣的成就，我必須向他們脫帽致敬！”這是全球在量子科學(xué)領(lǐng)域向前又邁了一大步。

總結(jié)

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