12.24 《科學》雜誌頒佈2019十大突破,“量子霸權”與我們還有多遠?

《科學》雜誌每年都會評選出當年科技領域最為重要的十大突破,業界期待的2019年科技領域十大突破已在近期公佈,量子霸權位於十大突破之列。

《科學》雜誌頒佈2019十大突破,“量子霸權”與我們還有多遠?

《科學》雜誌頒佈2019十大突破,“量子霸權”與我們還有多遠?

今年9月,谷歌的物理學家聲稱實現了量子霸權,他們通過量子計算機可以在3分20秒完成全球第一超算花費10000年才能完成的任務。

據瞭解,量子計算機利用了量子比特具有量子疊加態的特性。傳統計算機每比特非0即1,而在量子計算機中,每個量子比特可以處於既是0又是1的量子疊加態,如果有10個量子比特,那麼傳統計算機需要計算2^10=1024次的任務,量子計算機只需要計算1次。這樣強大的量子計算能力,在航空航天、智慧交通、地理氣象的預測和生物醫學的複雜分子建模等領域都有著極高應用價值。

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量子計算現在發展的怎麼樣?

人類社會正處於信息化時代,量子計算可能帶來的人類計算能力的革命性提升,可能會顯著改變人類社會發展和演化的節奏。正因如此,人們密切關注著量子計算領域的任何重大突破,對量子計算的未來充滿期待。當前,美國、歐盟和中國都看了到量子計算的潛力和前景,各國科研人員在多個技術路徑齊頭並進,持之以恆地探索。

2019年初,IBM發佈了IBM Q System One世界上第一臺可商用集成量子計算系統,同年11月谷歌聲稱其在加州Goleta的研究團隊使用了實驗性量子計算機,可以在200秒執行一個隨機數生成工作,即使是如今最快的傳統超級計算機也需要1萬年才能完成上述工作。

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相比國外,國內也有一些團隊在做量子技術的研究,像本源量子、華為、阿里、百度等。本源公司自主研發的量子軟件開發套件QPanda相比IBM的Qiskit、微軟的Q#、Rigetti的pyQuil、谷歌的Cirq毫不遜色;華為也利用國外開源的Project Q作為編程框架的基礎,可以說是齊頭並進。

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量子計算未來的路如何走?

量子技術包括量子通信、量子計算、量子精密測量等,可以在確保信息安全、提高運算速度、提升測量精度等方面突破經典技術的瓶頸。相較於量子光學、量子通信而言,量子計算是一條更難走的路,需要付出巨大代價,包括時間和資金投入、硬件、軟件以及平臺的搭建。

如果說半導體領域是“板凳坐穿十年冷”,半導體量子計算則是“十年寒窗無人問”。所以國內像本源這樣將量子計算從實驗室推向產業化道路的公司更是屈指可數。本源量子創始人郭國平教授曾說過,“本源創立之初就是肩負國家使命和個人的情懷理想。我們希望在量子計算上,能夠為國家搶到足夠多的核心專利,讓中國能夠在全球量子計算科研領域佔有一席之地,能夠跟上國際上領先的前沿科技步伐。”

在傳統計算機問世至今,中國一直處於落後,我們只能使用別人的操作系統,別人的芯片;如今量子計算正處於全球爭搶的科技制高點,在這緊要關頭我們更要牢牢把握機會。

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量子計算,啟迪未來

就量子計算領域而言,我們國家起步較晚,對其重視程度以及投入仍不及發達國家。美國20世紀90年代初開始進行量子計算機的研究,微軟、IBM、英特爾等眾多跨國企業更是不遺餘力地投入重金進行相關的研究,而我國只有少數高校和科研院所從事相關研發,這方面的人才、資金投入程度也無法與其相比。

量子計算這個戰略高地給中國的時間不會太多,必須儘快進行合理的部署。同時要吸取傳統計算機的發展教訓,中國量子計算機的研發從一開始就要有構建生態體系的意識。IBM憑藉高瞻遠矚的發展經驗,早已佈局自己的量子計算生態圈IBM Q Network,聯合多領域的50+企業探索潛在的實用量子應用程序,加速量子計算產業化發展。為加速量子計算研發,探索量子計算應用落地,培養量子計算生態圈,推動量子計算惠及國人;本源量子緊跟國際步伐,成立了本源量子計算產業聯盟,目前已聯合了大數據、生物醫藥等當下熱門領域的多家企業探索量子計算應用落地。

量子計算產業化的腳步似乎越來越近,與我們老百姓的生活也是愈發息息相關,實現量子計算產業化需要各行各業共同探索,更需要我國的研發團隊能夠努力實現更多核心技術突破,共同推進量子計算實用化進程。


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