在一个特定赛道上，200秒的“量子算力”，相当于目前“最强超算”6亿年的计算能力！12月4日，《科学》杂志公布了中国“九章”的重大突破。
这台由中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等学者研制的76个光子的量子计算原型机，推动全球量子计算的前沿研究达到一个新高度。尽管距离实际应用仍有漫漫长路，但成功实现了“量子计算优越性”的里程碑式突破。“取名‘九章’，是为了纪念中国古代著名数学专著《九章算术》。”潘建伟说。
“九章”优胜在何处？里程碑式跨越如何实现？“算力革命”走向何方？
传输100公里
偏差不能超过一根发丝直径
对于“九章”的突破，《科学》杂志审稿人评价这是“一个最先进的实验”“一个重大成就”。
多位国际知名专家也给予高度评价。“这是量子领域的重大突破，朝着研制比传统计算机更有优势的量子设备迈出一大步！我相信成果背后付出了巨大的努力。”德国马克斯·普朗克研究所所长伊格纳西奥·西拉克说。
美国麻省理工学院教授德克·英格伦认为，这是“一项了不起的成就”“一个划时代的成果”。
加拿大卡尔加里大学量子研究所所长巴里·桑德斯说，毫无疑问，这个实验结果远远超出了传统机器的模拟能力。
据了解，潘建伟团队这次突破历经了20年努力，从2001年开始组建实验室，他们曾多次刷新量子纠缠数量的世界纪录。“九章”的突破，主要攻克了三大技术难关：高品质量子光源、高精度锁相技术、规模化干涉技术。
其中的高品质量子光源，是目前国际上唯一同时具备高效率、高全同性、高亮度和大规模扩展能力的量子光源。“比如说，我们每次喝下一口水很容易，但要每次喝下一个水分子非常困难。”中科大教授陆朝阳说，高品质光源要保证每次只“放出”1个光子，且每个光子要一模一样，这是巨大挑战。同时，锁相精度要控制在10的负9次方以内，相当于传输100公里距离，偏差不能超过一根头发丝的直径。
此外，为了核验“九章”算得“准不准”，他们用超算同步验证。“10个、20个光子的时候，结果都能对得上，到40个光子的时候超算就比较吃力了，而‘九章’一直算到了76个光子。”陆朝阳说，另一方面，超算的耗电量太大，计算40个光子时需要电费200万元，41个光子需要400万元，42个光子需要800万元，推算下去将是天文数字。
量子计算未来怎样改变我们的生活
“量子计算机在原理上具有超快的并行计算能力，可望通过特定算法在密码破译、大数据优化、天气预报、材料设计、药物分析等领域，提供比传统计算机更强的算力支持。”潘建伟说。
中科大研究员汪喜林接受记者采访时说，当量子计算时代到来时，利用GHz时钟频率的量子计算机求解一个亿亿亿变量的线性方程组，将只需要10秒钟。而现在，即便是用世界上最快的超级计算机也至少需要几百年。
“当量子计算机应用之时，现在的气象预报、药物设计等需要大规模计算的科学难题，将有望迎刃而解。”汪喜林举例，比如现在的气象预报，想要预报1个月后的天气可能需要100天的计算时间，但计算上100天之后也就没了预报的意义，但将来应用了量子计算之后，1个月后的预报可能几秒钟的计算时间就可以完成。
“我对量子计算的前景非常乐观，世界上有很多聪明人在做这件事，包括我的中国同事们。”奥地利科学院院长、美国科学院院士安东·塞林格预测，很有可能有朝一日量子计算机会被广泛推广，“每个人都可以使用”。
据新华社电
来源： 长江日报
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