新聞來源：新華網：http://m.xinhuanet.com/2020-12/04/c_1126822540.htm 標題：裏程碑式突破！——潘建偉團隊解說“九章”量子計算機 新華社“新華視點”記者徐海濤、董瑞豐、周暢 　　在壹個特定賽道上，200秒的“量子算力”，相當於目前“最強超算”6億年的計算能力！ 12月4日，《科學》雜誌公布了中國“九章”的重大突破。 　　這臺由中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等學者研制的76個光子的量子計算原型機，推動 全球量子計算的前沿研究達到壹個新高度。盡管距離實際應用仍有漫漫長路，但成功實現了“ 量子計算優越性”的裏程碑式突破。 　　“九章”優勝在何處？裏程碑式跨越如何實現？“算力革命”走向何方？記者就這些問題 采訪了潘建偉團隊。 　　算力新高度 技術三優勢 “量子優越性”——橫亙在量子計算研究之路上的第壹道難關。 　　這是壹個科學術語：作為新生事物的量子計算機，壹旦在某個問題上的計算能力超過了最 強的傳統計算機，就證明了量子計算機的優越性，跨過了未來多方面超越傳統計算機的門檻。 　　多年來，國際學界壹直高度關註、期待這個裏程碑式轉折點到來。 　　去年9月，美國谷歌公司宣布研制出53個量子比特的計算機“懸鈴木”，對壹個數學問題 的計算只需200秒，而當時世界最快的超級計算機“頂峰”需要2天，因此他們在全球首次實現 了“量子優越性”。 　　近期，中科大潘建偉團隊與中科院上海微系統與信息技術研究所、國家並行計算機工程技 術研究中心合作，成功構建76個光子的量子計算原型機“九章”。 　　“取名‘九章’，是為了紀念中國古代著名數學專著《九章算術》。”潘建偉說。 　　實驗顯示，“九章”對經典數學算法高斯玻色取樣的計算速度，比目前世界最快的超算 “富嶽”快壹百萬億倍，從而在全球第二個實現了“量子優越性”。 　　高斯玻色取樣是壹個計算概率分布的算法，可用於編碼和求解多種問題。當求解5000萬個 樣本的高斯玻色取樣問題時，“九章”需200秒，而目前世界上最快的超級計算機“富嶽”需 6億年；當求解100億個樣本時，“九章”需10小時，“富嶽”需1200億年。 　　潘建偉團隊表示，相比“懸鈴木”，“九章”有三大優勢：壹是速度更快。雖然算的不是 同壹個數學問題，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。 　　“打個比方，就是谷歌的機器短跑可以跑贏超算，長跑跑不贏；我們的機器短跑和長跑都能 跑贏。”他們說。 　　20年努力攻克三大技術難關 對於“九章”的突破，《科學》雜誌審稿人評價這是“壹個最先進的實驗”“壹個重大成就”。 　　多位國際知名專家也給予高度評價。“這是量子領域的重大突破，朝著研制比傳統計算機 更有優勢的量子設備邁出壹大步！我相信成果背後付出了巨大的努力。”德國馬克斯·普朗克 研究所所長伊格納西奧·西拉克說。 　　美國麻省理工學院教授德克·英格倫認為，這是“壹項了不起的成就”“壹個劃時代的成 果”。 　　加拿大卡爾加裏大學量子研究所所長巴裏·桑德斯說，毫無疑問，這個實驗結果遠遠超出 了傳統機器的模擬能力。 　　據了解，潘建偉團隊這次突破歷經了20年努力，從2001年開始組建實驗室，他們曾多次刷 新量子糾纏數量的世界紀錄。“九章”的突破，主要攻克了三大技術難關：高品質量子光源、 高精度鎖相技術、規模化幹涉技術。 　　其中的高品質量子光源，是目前國際上唯壹同時具備高效率、高全同性、高亮度和大規模 擴展能力的量子光源。“比如說，我們每次喝下壹口水很容易，但要每次喝下壹個水分子非常 困難。”中科大教授陸朝陽說，高品質光源要保證每次只“放出”1個光子，且每個光子要壹模 壹樣，這是巨大挑戰。同時，鎖相精度要控制在10的負9次方以內，相當於傳輸壹百公裏距離， 偏差不能超過壹根頭發絲的直徑。 　　此外，為了核驗“九章”算得“準不準”，他們用超算同步驗證。“10個、20個光子的時 候，結果都能對得上，到40個光子的時候超算就比較吃力了，而‘九章’壹直算到了76個光子 。”陸朝陽說，另壹方面，超算的耗電量太大，計算40個光子時需要電費200萬元，41個光子 需要400萬元，42個光子需要800萬元，推算下去將是天文數字。 　　“算力革命”躍馬人類未來 當前，量子計算已成為全球各國競相角逐的焦點。比如近期，歐盟宣布擬投資80億歐元，研究 量子計算等新壹代算力技術。 　　“量子計算機在原理上具有超快的並行計算能力，可望通過特定算法在密碼破譯、大數據 優化、天氣預報、材料設計、藥物分析等領域，提供比傳統計算機更強的算力支持。”潘建偉說。 　　據了解，國際主流觀點認為，量子計算機的發展將有三個階段： 　　第壹階段，研制50個到100個量子比特的專用量子計算機，實現“量子優越性”裏程碑式突破。 　　第二階段，研制可操縱數百個量子比特的量子模擬機，解決壹些超級計算機無法勝任、具有 重大實用價值的問題，比如量子化學、新材料設計、優化算法等。 　　第三階段，大幅提高量子比特的操縱精度、集成數量和容錯能力，研制可編程的通用量子計 算原型機。 　　目前，“九章”還處在第壹階段，但在圖論、機器學習、量子化學等領域具有潛在應用價值。 　　潘建偉團隊表示，“量子優越性”實驗並非壹蹴而就的工作，而是更快的經典算法和不斷提 升的量子計算硬件之間的競爭，但最終量子計算機會產生傳統計算機無法企及的算力。下壹步， 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。 ”奧地利科學院院長、美國科學院院士安東·塞林格預測，很有可能有朝壹日量子計算機會被 廣泛推廣，“每個人都可以使用”。 --

※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 120.239.168.115 (中國) ※ 文章網址: https://webptt.com/m.aspx?n=bbs/CrossStrait/M.1607689048.A.105.html