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具有最終計算能力的量子計算機與市場應用相距多遠?



9月12日合肥本源量子計算技術有限公司自主開發的超導量子計算雲平台正式啟動。 Benyuan Quantum董事長孔衛成表示,由Benyuan Quantum獨立開發的超導量子計算機Wu源將為全球用戶提供真正的量子。 計算服務。這也是中國第一台設計的超導量子計算機。

突破經典計算的突破之路

從1900年開始,德國物理學家普朗克提出了量子的概念,並在20世紀初逐步建立了量子力學。 與經典力學的漫長應用過程不同,量子力學向真正的社會技術的轉化顯然更快。

“量子計算的應用發展越來越快,全面的量子計算時代可能很快到來。” 全源量子董事長孔衛成博士告訴《科學技術日報》記者,量子計算是一種根據量子力學定律調節量子信息的方法。 用於單位計算的新計算模式與現有的經典計算模式完全不同。 經典計算使用二進制數字電子方法進行計算,並且二進制始終處於0或1的特定狀態。量子計算可以藉助量子力學的疊加特性來實現計算狀態的疊加。 它不僅包含0和1,而且還包含0和1同時存在的疊加狀態。

“簡單來說,量子計算機是一種新型的計算設備,它使用量子設備來利用量子的疊加和糾纏來運行量子算法和量子軟件。在處理某些特定問題時,它具有指數級的計算速度到傳統計算機。優勢。” 孔偉成說。

“量子計算是人類下一代信息技術的主要突破方向。” 孔偉成告訴記者,隨著人類對計算機計算能力的需求不斷增加,再加上“摩爾定律”,半導體芯片的製造工藝正在迅速縮小。 它已經達到了5納米的規模。

“ 5納米的大小僅相當於40個矽原子。如果基於矽的半導體器件繼續縮小到1納米水平,則意味著我們已經從“古典物理學”轉向“量子物理學”領域。” 孔偉成說。 在這種情況下,數量變化已經帶來了質變-量子隧穿是不可避免的。 “我們不再能夠通過PN結控制電路的通斷來實現邏輯,這意味著摩爾定律即將結束。因此,基於大規模集成電路的經典計算機就此終結了。量子計算機的發展已經成為幫助人類繼續提高計算能力的新方向。”

來“搶先體驗”中國量子計算服務

“我們剛剛發布的Quanyuan Quantum Cloud為用戶提供了基於真正的超導量子計算機的量子計算操作環境。用戶可以使用該雲平台在線開發和運行量子程序。” 孔偉成告訴記者,量子云可為世界各地的用戶提供提供應用程序服務,包括量子程序的開發,典型量子應用程序的運行經驗,複雜的網絡排序以及用戶偏好行為預測應用程序。

隨著量子程序服務的發展,用戶可以使用圖形界面編程以及QPanda和Jupyterlab編程工具,分別適合於科普和入門級用戶以及專業開發人員。 用戶編寫的量子程序由雲平台發送到後端的真實量子計算機上運行,並返回結果。

在原始量子云上運行和體驗典型的量子應用程序使用戶可以更好地理解和使用原始超導量子計算雲平台。 源元量子推出了三種典型的量子計算編程應用程序,包括複雜的網絡排序應用程序,手寫數字識別應用程序和用戶偏好行為預測應用程序。

“這三個應用程序基於當前成熟的量子算法。它們都是由原始量子團隊使用自行開發的量子編程框架QPanda和量子編程語言QRunes開發的。” 孔偉成告訴記者,複雜的網絡排序應用程序可以在給定的網絡上執行。 通過建模,此功能將為預測病毒的下一次傳播提供重要參考,並幫助地方更有效地分配防疫材料和醫療資源。 手寫數字識別應用程序在AI領域中佔有舉足輕重的地位,為後續的量子算法加速計算機視覺的量化提供了可能性。 用戶偏好行為預測應用程序基於量子機器學習框架,以實現量子關聯規則數據挖掘算法,將用戶數據編碼為量子疊加狀態,並在此基礎上給出用戶偏好預測,與經典算法。 “該應用程序的實現為未來的量子推薦系統的實現和實施奠定了基礎。” 孔偉成說。

實現中國的“量子霸權”穩步推進

目前,最快的超級計算機可以每秒執行5億億條指令。 這種速度令人恐懼,但是對於量子計算機而言,足以使您懷疑生活。

先前的媒體報導說,量子域下沒有密碼。 外國使用量子計算機猛烈破解了歷史上最安全的加密算法RSA-2048,歷時8小時。 這表明量子計算機具有破解所有加密信息的能力! 如果您在新聞中看到有人成功構建了量子計算機,則最好立即凍結您的信用卡。 因為,當您在線購物時,量子計算機會立即破壞所有當前保護信用卡信息的方法。

“與傳統計算機相比,量子計算利用量子力學的疊加和糾纏特性,結合專用的量子算法,以指數加速方式解決某些特定問題。從目前的研究來看,預計量子計算機將用於密碼破解中。未來,化學分子模擬,金融工程,人工智能等領域將發揮重要作用。” 孔偉成說。

孔偉成解釋說:“儘管量子計算機有廣闊的前景,但還有很長的路要走。” 元元量子自主開發的6位超導量子芯片可以通過“量子數據總線”實現6個超導量子位中的任意兩個或兩個。 相互耦合。 使用精確設計的脈衝序列,可以實現高保真量子邏輯門操作,並且可以設計和演示量子算法。 該處理器具有穩定的操作,控制和讀取功能,保真度和相干時間等多項技術指標已達到國際先進水平。

6位Kuafu KF C6-130超導量子芯片示意圖

6位Kuafu KF C6-130超導量子芯片示意圖

“實際上,不僅影響量子芯片性能的位數,還影響保真度和退相干時間。” 孔偉成告訴記者,未來,全源量子開發的24位量子處理器將使用更先進的技術。超導空橋(Air Bridge)體系結構支持中小型量子算法的演示。 結合Benyuan Quantum發布的最新32位量子計算機控制系統,Benyuan Quantum有望在2021年底前推出第二代60位quantum源超導量子計算機,並努力在中國內部實現“量子霸權” 3至5年。

24位Kuafu KF C6-130超導量子芯片示意圖

24位Kuafu KF C6-130超導量子芯片示意圖