谷歌實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)意味著什么？量子計(jì)算是什么？量子計(jì)算機(jī)究竟有何神奇？中國(guó)量子計(jì)算最新進(jìn)展

• 2019年10月25日 WuYaNan來(lái)源：東方財(cái)富網(wǎng) 204 5
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2019年8月，中國(guó)量子計(jì)算研究獲重要進(jìn)展：科學(xué)家領(lǐng)銜實(shí)現(xiàn)高性能單光子源。而時(shí)隔兩個(gè)多月后，10月23日谷歌在《自然》雜志發(fā)布研究論文，宣布在量子計(jì)算領(lǐng)域取得重大突破，正式實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”。

2019年8月，中國(guó)量子計(jì)算研究獲重要進(jìn)展：科學(xué)家領(lǐng)銜實(shí)現(xiàn)高性能單光子源。而時(shí)隔兩個(gè)多月后，10月23日谷歌在《自然》雜志發(fā)布研究論文，宣布在量子計(jì)算領(lǐng)域取得重大突破，正式實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”。那谷歌宣布實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)意味著什么？據(jù)了解，其研發(fā)的Sycammore量子處理器能在200秒內(nèi)完成計(jì)算，最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)則需要一萬(wàn)年。谷歌稱取得這一突破前后總共花費(fèi)了13年時(shí)間。

量子計(jì)算是什么?

量子計(jì)算是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律調(diào)控量子信息單元進(jìn)行計(jì)算的新型計(jì)算模式。對(duì)照于傳統(tǒng)的通用計(jì)算機(jī)，其理論模型是通用圖靈機(jī);通用的量子計(jì)算機(jī)，其理論模型是用量子力學(xué)規(guī)律重新詮釋的通用圖靈機(jī)。從可計(jì)算的問(wèn)題來(lái)看，量子計(jì)算機(jī)只能解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)所能解決的問(wèn)題，但是從計(jì)算的效率上，由于量子力學(xué)疊加性的存在，目前某些已知的量子算法在處理問(wèn)題時(shí)速度要快于傳統(tǒng)的通用計(jì)算機(jī)。

量子計(jì)算基本原理

量子力學(xué)態(tài)疊加原理使得量子信息單元的狀態(tài)可以處于多種可能性的疊加狀態(tài)，從而導(dǎo)致量子信息處理從效率上相比于經(jīng)典信息處理具有更大潛力。普通計(jì)算機(jī)中的2位寄存器在某一時(shí)間僅能存儲(chǔ)4個(gè)二進(jìn)制數(shù)(00、01、10、11)中的一個(gè)，而量子計(jì)算機(jī)中的2位量子位(qubit)寄存器可同時(shí)存儲(chǔ)這四種狀態(tài)的疊加狀態(tài)。隨著量子比特?cái)?shù)目的增加，對(duì)于n個(gè)量子比特而言，量子信息可以處于2種可能狀態(tài)的疊加，配合量子力學(xué)演化的并行性，可以展現(xiàn)比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更快的處理速度。

谷歌實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)意味著什么?

一款 54 量子比特?cái)?shù)的量子芯片，名為 Sycamore，由鋁、銦、硅晶片和超導(dǎo)體(約瑟夫森結(jié))等材料組成，每個(gè)量子比特和臨近的 4 個(gè)量子比特耦合。

通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，谷歌研究人員開(kāi)發(fā)了一套高保真度的糾錯(cuò)流程，進(jìn)而對(duì)芯片展開(kāi)測(cè)試，最終得出結(jié)論，同樣是對(duì)一個(gè)量子電路產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)字采樣 100 萬(wàn)次， Sycamore 芯片支持的量子計(jì)算機(jī)只需要 200 秒，同時(shí)維持很低的誤差率，而世界最強(qiáng)超算 Summit 需要 1 萬(wàn)年。

量子計(jì)算是否會(huì)對(duì) AI 的發(fā)展構(gòu)成影響?

兩者間存在著很強(qiáng)的共生關(guān)系，二者都還處于早期發(fā)展階段，無(wú)疑二者將會(huì)在未來(lái)更進(jìn)一步的發(fā)展中更加互相滲透，比如 AI 可以被用來(lái)加速量子計(jì)算，而量子計(jì)算又能被用來(lái)加速 AI 算法，我認(rèn)為只有將二者深度結(jié)合才能產(chǎn)出真正的果實(shí)，并助力解決包括氣候變化在內(nèi)的許多急需解決的棘手問(wèn)題。

中國(guó)量子計(jì)算最新進(jìn)展：

2019年8月，中國(guó)量子計(jì)算研究獲重要進(jìn)展：科學(xué)家領(lǐng)銜實(shí)現(xiàn)高性能單光子源。

據(jù)了解，這是浙江大學(xué)超導(dǎo)量子計(jì)算和量子模擬團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室迭代的第四代電路設(shè)計(jì)方案，目標(biāo)是讓任意兩個(gè)量子比特之間都能進(jìn)行直接“溝通”，實(shí)現(xiàn)全局糾纏。

研究人員表示，計(jì)算機(jī)使用“0”和“1”進(jìn)行信息存儲(chǔ)與處理。在經(jīng)典計(jì)算機(jī)里，一個(gè)比特就如一個(gè)普通開(kāi)關(guān)，或0或1。量子計(jì)算機(jī)由于量子糾纏與疊加特性，一個(gè)量子比特可以同時(shí)代表0和1。

在實(shí)驗(yàn)室控制條件下，研究人員在短短187納秒內(nèi)(人眨一下眼所需時(shí)間的百萬(wàn)分之一)，捕捉到了20個(gè)人造原子從“起跑”時(shí)的相干態(tài)，歷經(jīng)多次變身，最終形成同時(shí)存在兩種相反狀態(tài)的糾纏態(tài)。操控這些量子比特生成全局糾纏態(tài)，標(biāo)志著團(tuán)隊(duì)能夠真正調(diào)動(dòng)起這些量子比特。

量子計(jì)算機(jī)究竟有何神奇?

量子計(jì)算機(jī)背后數(shù)學(xué)原理：200秒完成傳統(tǒng)超算1萬(wàn)年任務(wù)量，谷歌CEO：意義堪比萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)!

以上就是關(guān)于谷歌實(shí)現(xiàn)量子霸及中國(guó)量子計(jì)算最新進(jìn)展等相關(guān)內(nèi)容解答，大家可參閱。

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