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比谷歌悬铃木量子计算机还快100亿倍的量子计算机九章

比谷歌“悬铃木”量子计算机还快100亿倍的量子计算机“九章”,最近受到北大涂传诒的质疑:是物理试验还是量子计算?

“九章”量子计算机是中科大潘建伟,陆朝阳教授组成的研究团队和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的。

这一研究成果发表在国际学术期刊《Science》上面,标题为《用光子进行量子计算的优越性》。

也得到了国际上的广泛认可,美国麻省理工学院副教授,斯隆奖得主德克·英格伦评价说,潘建伟团队的研究“是一个划时代的成果”,是“开发中型量子计算机的里程碑”。

根据中国科学技术大学官方公布的资料显示:“九章”量子计算系统处理高斯玻色取样的速度比目前最快的超级计算机快100万亿倍,相当于“九章”用一分钟完成的任务,超级计算机需要1亿年。“九章”量子计算机比2019年谷歌发布的“悬铃木”量子计算机的速度快100亿倍。

实验显示,“九章”对经典数学算法高斯玻色取样的计算速度,比目前世界最快的超算“富岳”快一百万亿倍,从而在全球第二个实现了“量子优越性”。

高斯玻色取样是一个计算概率分布的算法,可用于编码和求解多种问题。当求解5000万个样本的高斯玻色取样问题时,“九章”需200秒,而目前世界上最快的超级计算机“富岳”需6亿年;当求解100亿个样本时,“九章”需10小时,“富岳”需1200亿年。

据陆朝阳教授介绍,相比谷歌“悬铃木”,“九章”有三大优势:

1、速度更快。虽然算的不是同一个数学问题,但与最快的超算等效比较,“九章”比“悬铃木”快100亿倍。

2、环境适应性。由于采用超导体系,“悬铃木”必须全程在零下273.12摄氏度(30mK)的超低温环境下运行,而“九章”除了探测部分需要零下269.12摄氏度的环境外,其他部分可以在室温下运行。

3、弥补了技术漏洞。“悬铃木”只有在小样本的情况下快于超算,“九章”在小样本和大样本上均快于超算。“打个比方,就是谷歌的机器短跑可以跑赢超算,长跑跑不赢;我们的机器短跑和长跑都能跑赢。”

不过,这一成果受到北大涂传诒教授的两次质疑,涂教授是中国科学院院士,空间物理学家,在业内也享有盛誉。

涂传诒教授在他提出这质疑的《杂谈:是量子计算还是光学实验?》一文中,首先就明确了:”讨论这些问题不涉及学术,但这是社会关心的热点问题。讨论这一问题,对于厘清相关名词和语言的概念是重要的,对于准确描述相关科技现状是重要的,对公众的理解是重要的。“

涂教授对”九章“的质疑主要有三点:

1、模拟”高斯玻色取样“的过程是物理实验还是量子计算?

2、实验装置是不是电子计算机?

3、实验获得结果的速度与超级计算机数值模拟该项任务的比较是否有意义?

对此,潘建伟教授和陆朝阳教授也迅速做出了回应:

1、根据量子信息领域国际定义和共识,”九章“是光量子计算机,根据严格的计算复杂度证明,实验数据论证,国际评审以及广泛的同行评价,”九章“在目前最好的理论框架下,明确无误的实出了量子计算优越性。

2、论文和中国科大新闻通稿都清楚表明,”九章“实现了量子计算的第一个里程碑”量子计算优越性“,读者只要认真阅读过论文和新闻稿就不会误解”九章“是通用电子计算机。

在民间也有类似的质疑,比如有些朋友问“九章”能不能计算出圆周率的最后一位数,还有朋友问以”九章“速度,可以挖出多少比特币,还有些朋友问”九章“是否能编程。

对此,中科大校友,著名科普创作人袁岚峰老师在他的一期视频也做了解答,量子计算机的发展将会经历三个阶段:

第一阶段,研制50个到100个量子比特的专用量子计算机,实现“量子优越性”里程碑式突破。

第二阶段,研制可操纵数百个量子比特的量子模拟机,解决一些超级计算机无法胜任、具有重大实用价值的问题,比如量子化学、新材料设计、优化算法等。

第三阶段,大幅提高量子比特的操纵精度、集成数量和容错能力,研制可编程的通用量子计算机。

而现在的量子计算机研究还处在第一阶段,只是证明了量子优越性,不能编程,也不能计算具体的算式。比如1+1=2。

量子计算机的出现,有可以改变现有经典计算机的架构和原理,如果要了解更多的量子计算机知识,可以阅读相关的论文或科普视频。

有质疑才有进步,科学的态度就是“大胆假设,小心求证”,可怕的是不懂还不主动去寻求答案,希望量子计算机的争议能引起国民对科技项目的了解,进一步激发大家在这方面的探索,提高全民科学素养。

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