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「九章」量子神算 秒解億年難題

時間:2020-12-05 04:24:41來源:大公報

  圖:中國科學技術大學潘建偉(見圖)研究團隊與中科院上海微系統所、國家並行計算機工程技術研究中心合作構建了「九章」\資料圖片

  記者4日從中國科學技術大學獲悉,該校潘建偉、陸朝陽等組成的研究團隊與中科院上海微系統所、國家並行計算機工程技術研究中心合作,構建了76個光子的量子計算原型機(港稱量子電腦原型機)「九章」,求解數學算法高斯玻色取樣只需200秒,而目前世界最快的超級計算機「富岳」要用6億年。這一歷經20年、攻克三大技術難題的突破性成果,與美國谷歌量子計算機「懸鈴木」相比,擁有三大無可比擬的優勢。\大公報記者 趙臣合肥報道

  相關論文於12月4日在線發表在國際學術期刊《科學》上,審稿人評價這是「一個最先進的實驗」、「一個重大成就」。

  去年9月,美國谷歌公司推出53個量子比特的計算機「懸鈴木」,對一個數學算法的計算只需200秒,而當時世界最快的超級計算機「頂峰」需2天,實現了「量子優越性」。

  計算速度快「懸鈴木」百億倍

  近期,潘建偉團隊與中科院上海微系統所、國家並行計算機工程技術研究中心合作,成功構建了76個光子100個模式的高斯玻色取樣量子計算原型機「九章」(紀念中國最早數學專著《九章算術》)。實驗顯示,當求解5000萬個樣本的高斯玻色取樣時,「九章」需200秒,而目前世界最快的超級計算機「富岳」需6億年。

  潘建偉團隊表示,相比「懸鈴木」,「九章」有三大優勢:一是速度更快。雖然算的不是同一個數學問題,但與最快的超算等效比較,「九章」比「懸鈴木」快100億倍。二是環境適應性。「懸鈴木」需要零下273.12攝氏度的運行環境,而「九章」除了探測部分需要零下269.12攝氏度的環境外,其他部分可以在室溫下運行。三是彌補了技術漏洞。「懸鈴木」只有在小樣本的情況下快於超算,「九章」在小樣本和大樣本上均快於超算。

「光子」「超導」「冷原子」闢新路

  據悉,潘建偉團隊這次突破歷經20年,主要攻克高品質光子源、高精度鎖相、規模化干涉三大技術難題。

  其中的高品質量子光源,是目前國際上唯一同時具備高效率、高全同性、高亮度和大規模擴展能力的量子光源。「比如說,我們每次喝下一口水很容易,但每次喝下一個水分子很困難。」潘建偉說,光子源要保證每次只放出1個光子,且每個光子一模一樣,這是巨大挑戰。

  潘建偉團隊表示,相信最終量子計算機會產生傳統計算機無法企及的算力,下一步,他們將在光子、超導、冷原子等多條技術線路上推進研究。「我對量子計算的前景非常樂觀,世界上有很多聰明人在做這件事,包括我的中國同事們。」

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