1月中国量子计算机上线,10月133国家访问破1500万,完成27万项目

以山爱科学 2024-10-28 03:01:26
导读:

一月六号,中国第三代自主超导量子计算机,在本源量子技术科技股份有限公司上线运行。

这台量子计算机的名字叫本源悟空。

很多人好奇,为什么叫悟空呢?

因为这台量子计算机搭载了七十二位超导量子芯片,合计一百九十八个量子比特,这其中包含七十二个工作量子比特,以及一百二十六个耦合器量子比特。

而孙悟空有七十二般变化。

这也算是遥相呼应,所以这台量子计算机就被起名叫悟空了,寓意它会如同孙悟空一样。

说到这里,很多人对量子比特不是很了解,简单的说一下。

计算机的计算,是依靠二进制来完成,而二进制是用零和一来表示数字的。

那么量子比特通过断电和通电来表示零和一的,最关键的是量子比特中的量子,它代表着量子叠加态,这就意味着它可以同时表示多个二进制信息。

相比较普通计算机,只能在一个时间点表示一个二进制信息,量子比特的计算能力就快了很多。

以七十二个工作量子比特为例,在同一时间点上,它可以代表2×27个数字,并对其进行运算。

当然本源悟空再加上其他一百二十六个耦合器量子比特,它的计算能力是呈指数级增长的。

所以七十二这个数字对于本源悟空的能力,是一种最直接的表述。

当然这还不是最为关键的,这一次的第三代本源悟空的上线,也说明了中国量子芯片已经可以进入到批量生产的阶段。

如今三代本源悟空已经运行了十个月了,接待了133个国家,超一千五百万次访问,更是解决了二十七万个项目。

那么今天就来说一说这件事。

量子计算机

量子计算机是在上个世纪六十年代末期被提出来的,而且还是以问题形式提出来的。

当时计算机已经表现出了强大的算力,在科研领域中计算机帮助科学家们减少了大量运算时间的同时,还将计算的精确度提升了不少。

于是就有科学家在琢磨,能不能将计算机的运算速度提的更快?

当时量子的概念已经被提了出来,其中的量子叠加态让这些琢磨计算机提升运算的科学家注意到了。

毕竟普通的技术机就算是速度再快,同一时间也只能针对一个数字,但量子叠加态,却让计算可以在同一时间点针对多个数字。

理论上只要持续不断的进行量子叠加,那么计算的速度就会不断的提升,还没有瓶颈。

于是就提出了这么个问题,计算机能不能模拟量子计算系统?

这个问题如同一束灯光,直接打开了计算机的新篇章,科学家们在这条路上就开始摸索起来。

直到1980年,量子计算机的理论这才系统性的建立起来,到了1985年出现了量子图灵机模型(注:用简单的模型表示量子计算机的能力)。

随之就出现了很多用计算机模拟量子系统的设备。

但传统计算机终究和量子系统有着天壤之别,所以在模拟的过程中运算时间被拉长了,甚至还出现了不符合实际的超级庞大的数字。

于是早之前被提出的另一个想法出现了,用量子系统构建计算机来模拟量子现象,进行运算。

至此量子计算机的概念才真正的诞生了。

由此传统计算机和量子计算机就被分开对待,传统计算机是建立在集成电路上的,所以是随着集成电路的发展,运算能力才能一步步的提高。

但量子计算机是控制原子或者小分子来进行运算的,也就是说量子计算机控制的这种原子和小分子越多,运算的能力就会越强。

因为量子叠加态的存在,这种运算能力是以指数级增长的方式增长。

这也是为什么,传统计算机就算是最强计算机,需要二百亿年才能解决的问题,而用量子计算机计算用时百万分之一秒就可以解决的根本原因。

那么这种原子和小分子是什么呢?光子。

目前以控制光子的数量的多寡来划分量子计算机的发展阶段,现在也就分成了三个阶段。

控制一百个以内的光子是初级阶段,接着是控制一千个以内的光子是第二阶段,控制一万个光子为第三阶段。

在相当长的一段时间里,国外尤其是美国在量子计算机的进展是最大的,中国仅仅是一名跟随者。

当然经过这些年的发展,中国的量子计算机已经成为了其中的佼佼者,站在了同行的前列。

量子计算机的发展

现在全球有一百多家量子计算公司,各国在这方面的投入都是巨大的。

首先加拿大在2011年,开始出售他们的首个量子计算机,美国在2016年,由IBM推出首款量子计算云平台,紧随其后在2019年,亚马逊、微软也推出了他们的量子计算云平台。

在这个时期,世界上最先进的量子计算机是IBM的六十五个量子比特计算机。

能和这台量子计算机较量一下的,全世界有五家,但在当时中国没有一家公司可以做到。

在这种情况之下,中科大中科院量子信息重点实验室的郭光灿院士和郭国平领头,在2017年成立了本源量子公司。

当时成立这家公司的目的很简单,就是将量子计算推向产业化。

三年,也就三年的时间,本源量子就获得了巨大的进步,不仅拿到了四百多项专利,还在全球量子计算发明的排行榜上,占据了第十二的位置。

于是在这种技术积累的前提下,本源量子的量子计算机在2021年交付给用户使用了。

本源量子是中国首家量子计算公司,在2020年就已经研发出了首台国产超导量子计算机,而且还开通了云平台,给全球用户提供服务。

当时间走到2024年一月份,本源量子的第三代量子计算机本源悟空诞生了。

中国的量子计算机进度之快,让世界瞩目。

目前中国研发的量子计算机不止本源悟空一款,有多个型号,比如祖冲之系列,九章系列。

其中九章三号,更是达到了可以控制二百五十五个光子的程度。

祖冲之二号计算复杂度要比谷歌公开报道的五十三比特超导量子计算机“悬铃木”还要高六个数量级。

要知道美国还停留在首个阶段,控制的光子最高不到九十个,中国已然进入到第二阶段了。

其实如今量子计算机的发展进入到了大爆发阶段,市场规模也越变越大。

有预测在2030年的时候,市场估值会达到二十亿美元。

看起来二十亿美元不算大,甚至有点辜负了量子这个名词的身份,但别忘了任何新事物最开始进入市场的时候,不可能有太大的规模,如果有,说明在未来市场规模会更大。

所以国外专家估算,到了2050年量子计算机的市场规模会暴增百倍。

到时候,首先体验到量子计算机改变科研的是生物医药、以及化工行业。

当然随着时间的推移,量子计算机的科研成果的不断累积,加上搜索和机器学习,量子计算的应用领域会变的更大,甚至会成为各个领域的主流。

不管怎么说,在量子计算机的发展方向上,中国迎头赶上了,还成为了其中的佼佼者。

佼佼者

不说别的,仅本源量子这一家公司,掌握的专利数量在中国排名首位,在全球排名已经排到了第六位。

看到这个排名,会有一个问题,中国的量子计算机发展不是很快吗?怎么全球才第六?

首先这仅仅是一家公司的专利排名,再有就是中国的量子计算发展的本来就晚,现在能有这样的水准很不错了。

当然随着时间的推移,情况还是会有很大的变化。

不说别的,根据本源量子官方路线图中可以看到,在2025年的时候本源量子是要突破一千位的量子比特(注:这和光子数量是两个概念)。

当然其他国内的同行也不落人后,比如在2022年下半年的时候,国盾量子公司搭建起来的祖冲之二号,已经达到了产业化应用,符合预期的战略目的。

在量子计算机如火如荼的发展中,作为量子计算机的核心基础中国也早有布局,比如量子芯片。

国盾量子公司在2023年的时候就已经开始研发量子通信专用芯片。

还有就是在2023年一月到二月的时候,中国科学技术大学潘建伟、陈腾云与清华大学马雄峰合作,首次在实验室里实现了模式匹配量子密匙分发。

成果已经发表在了国际学术期刊《物理评论快报》上了。

这意味着中国离着量子通信网络,更近了。

为什么这么说呢?量子最根本的优势之一就是保密,而保密离不开密匙,密匙需要的不仅仅是技术,还有各种相呼应的协议。

话只能说到这里,因为里面涉及到的各种技术名词,以及协议名称,真心看不懂。

所以解释也是解释不清楚。

总之一句话,中国在量子计算机方面走在了前列。

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