学习新东西——量子计算机

老龄新兵

学习新东西——量子计算机

最近，中国科技界真可谓捷报连连，首个货运飞船“天舟一号”成功升空，首艘国产航母顺利下水，自主研制的水陆两栖飞机AG600以及中型客机C919也在摩拳擦掌的等待各自的首秀，中国科技实现了一个个华丽转身，这紧密的节奏也是让国人兴奋的喘不过气来。然而，今天又一颗重磅消息横空砸来：世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机诞生！file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif

这个早期经典计算机指的就是“二战”期间诞生于美国的世界上第一台通用计算机“埃尼阿克”（Eniac），仅仅时隔70多年，“埃尼阿克”就遇到了诞生于中国的这个全新“对手”所带来的巨大挑战！

更令人振奋的是，这个“世界首台”是货真价实的“中国造”，属中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等，联合浙江大学王浩华教授研究组攻关突破的成果。他们在基于光子和超导体系的量子计算机研究方面都取得了突破性进展，这次也一共发布了两个量子计算机的原型，一种基于光学，一个基于超导，该系列成果已经发表于国际权威学术期刊《自然光子学》和《物理评论快报》上。潘建伟教授也正是去年对我国自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功升空做出巨大贡献的“量子卫星之父”。

再说超导体系，研究团队实现了目前世界上最大数目（十个）超导量子比特的纠缠，并在超导量子处理器上实现了快速求解线性方程组的量子算法，打破了之前由谷歌、NASA和UCSB等一系列美国大牛联合研制的九个超导量子比特的操纵。file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif

也就是说，中国的量子计算机无论是在光学体系还是超导体系都实现了巨大突破，光量子计算机属于“世界首台”，超导量子计算机也实现了10个超导量子比特的高精度操纵，打破了此前美国所保持的记录，处于世界领先位置，就是这么厉害！

（我对量子计算机十分好奇，正在学习有关的知识，我会有许多后续的报道，欢迎朋友们一起来讨论，学习，关注这个新课题）

烨鹤

量子计算机，国内有潘建伟，姚期智在研究。
但是
1，目前已经取得的成果实用价值很低的。
2，还有很多学者对此嗤之以鼻。
我不懂，我拭目以待。

（太空育种，也是上天的，但是没有实用的成果，国际上也从来没有人做。）

张先友

这个东西很新，新到现代人没几个能认识。祝愿中国更加强大!

花甲子

这是个新鲜事物，愿闻其详。先行谢谢！

门球狂人

关注。期待能够得到进一步的知识。

利川晨曲

   如果属实，中国就成了计算机世界霸主，是轰动世界的大喜事，央视台应该大力宣传。

烨鹤

利川晨曲 发表于 2017-5-9 21:17
如果属实，中国就成了计算机世界霸主，是轰动世界的大喜事，央视台应该大力宣传。

实际上世界上最快的计算机是中国造的。
请见：
https://sanwen8.cn/p/2ecI0NC.html
中国已经是霸主！

老龄新兵

量子计算机的最大特点

我们知道，数字计算机的最基本的存储单元，称为比特（bit），零或一。在量子计算机里，存储的单元称为量子比特。

量子比特可以制备在两个逻辑态零和一的相干叠加器，换句话说，可以同时存储零和一，考虑一个n个物理比特的存储器，若它是经典存储（比如，晶体管，磁芯，集成电路，已经发展了好几十年，但远远仍然不能满足科学技术的需要，存储数量希望是提高万倍亿倍亿亿倍），则它只能存储2乘n次方的可能数据当中的任意一个，若他是量子存储器，他可以同时存储2乘n次方个数，而且随着n的增加，存储能力指数上升，这是量子计算机的极大的特点，也就是说量子计算机与传统计算机存储量无法比拟。前面说的假设n等于5，那么经典存储器，就是一个5位的二进制数，就是32中的一个，一个五位的量子存储器，在同一个时间，它可以存储这32个数据的全部，因此，当n这个数增长的时候，两者的差别就十分十分的悬殊了。

量子计算另一个最大的特点是并行操作，传统电子计算机的计算方式是串行运算，一个算完算下一个。而量子计算机由于处于叠加状态，天然就能并行运算。他可以在同一个时间，同时对2乘n次方数据进行运算，这样，就节省了大量的计算时间，或者说，是量子计算机的计算速度极大极大的提高了。

前面提到，量子计算机的存储量极大极大，计算的速度极高极高，这就是量子计算机的两个最大的特点。假若要问，量子比特的逻辑态的相干叠加，以及为什么他可以并行操作，我说不清楚，这里涉及到深奥的量子理论。但是要相信一条，量子比特的逻辑态的相干叠加，并行操作，无论在理论上，还是在实践上，都已经得到了证实。

量子计算机利用量子特有的“叠加状态”，采取并行计算的方式，终极目标可以让速度以指数量级提升。“但现在，它仍然是一个初生的婴儿，未来最终会长成什么样子，对整个科学界来说还是个未知数。”我国的科学家潘建伟说。单个量子的分离和操控，要在接近绝对零度的条件下，难度极大，世界各国的科学家，包括我国的科学家，都在进行不断的努力，量子计算机进入到实用阶段，还有相当的距离。

（待续）

老龄新兵

利川晨曲 发表于 2017-5-9 21:17
如果属实，中国就成了计算机世界霸主，是轰动世界的大喜事，央视台应该大力宣传。

我会回复你的问题，请再等几天。

雾灵山豹

谢谢老龄新兵老师的解读,领教了.

老龄新兵

量子计算机的发展路程与目前状况

1920年，奥地利人埃尔温·薛定谔、爱因斯坦、德国人海森伯格和狄拉克，共同创建了一个前所未有的新学科——量子力学。量子力学的诞生为人类未来的第四次工业革命打下了基础。在它的基础上人们发现了一个新的技术，就是量子计算机。量子计算机的技术概念最早由理查得·费曼提出，后经过很多年的研究这一技术已初步见成效。

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正是因为量子计算机有如此“神奇”的作用，除了中国在该领域有研究投入外，美国和欧洲的政府部门、大型科技公司和前沿实验室都对量子计算产生了极大的兴趣。各国相关领域的科学家在量子计算机探索的道路上锲而不舍，咬紧牙关丝毫不让步，美国甚至组建了包括谷歌公司、美国航天航空局和加州大学圣芭芭拉分校等众多科研巨头在内的“梦之队”来进行量子计算机的研发。他们宣布实现了9个超导量子比特的高精度操纵。这个记录在2017年被中国科学家团队首次打破

多粒子纠缠的操纵作为量子计算的技术制高点，一直是国际角逐的焦点。在光子体系，我国的潘建伟团队在多光子纠缠领域始终保持着国际领先水平，并于2016年底把纪录刷新至十光子纠缠。在此基础上，团队利用自主发展的综合性能国际最优的量子点单光子源，通过电控可编程的光量子线路，构建了针对多光子“玻色取样”任务的光量子计算原型机。

2017年5月3日，中国科学技术大学潘建伟教授宣布，在光学体系，研究团队在2016年首次实现十光子纠缠操纵的基础上，利用高品质量子点单光子源构建了世界首台超越早期经典计算机的单光子量子计算机。这是历史上第一台超越早期经典计算机的基于单光子的量子模拟机，为最终实现超越经典计算能力的量子计算这一国际学术界称之为“量子称霸”的目标奠定了坚实的基础。

潘建伟说：“实验测试表明，该原型机的‘玻色取样’速度不仅比国际同行类似的之前所有实验加快至少24000倍，同时，通过和经典算法比较，也比人类历史上第一台电子管计算机(ENIAC)和第一台晶体管计算机(TRADIC)运行速度快10-100倍。”量子计算机的性能随着“量子比特”的增加呈指数增长，而传统计算机按“比特位”呈线性增长。总有那么一个临界点，量子计算机的性能就会超过传统计算机。

“朝着这个目标，我们研究团队将计划在今年年底实现大约20个光量子比特的操纵，将接近目前最好的商用CPU。”

进一步，研究团队利用超导量子线路演示了求解线性方程组的量子算法，证明了通过量子计算的并行性加速求解线性方程组的可行性(成果即将发表于《物理评论快报》)。

量子计算机已经热了十来年了，很多人投入了无数的精力去研究，可是真正实用的量子计算机一直没有做出来，为什么这么困难呢？现在看来，实现量子计算本质上是一个工程问题，至少是偏重工程的问题。实现量子计算机的关键在于如何容错以及可扩展。量子计算机，他的量子比特可以同时以0和1两种状态存在，这被称为叠加态，这种量子比特必须防止所有外部的噪音，最轻微的干扰，也会破坏叠加态，从而导致运算错误，另外，量子比特必须低温状态进行运算，运算过程中会升温，也需要采用降温的措施，美国科学家，使用了一种叫纳米量子冰箱，他给量子比特降温，他的任务是量子比特保持运行所需要的温度，在量子比特的操控上，还有许多其他的困难。量子计算的高速度和大容量，这两个极大的优势，吸引了世界各国的科学家从事这项研究工作，但与此同时，量子这个小玩意儿，实在太难控制，太不稳定，科学家们正在为此付出最大的努力，我们相信他们会成功。

今天取得了重大成果的我国科学家也深知“前路漫漫”，往前的每一步都是极其艰难，让量子计算机“飞入寻常百姓家”目前来说难度更大，所以丝毫不敢松懈，反而深感责任之重大。

潘建伟研究团队依然在“继续前行”，计划在今年年底分别实现20个光量子比特和20个超导量子比特的操纵。随着可操纵粒子数的增加，量子计算机的计算能力将会呈指数增长，可为经典计算机无法解决的大规模计算难题提供有效解决方案。

潘建伟团队的此次实验，。从最初的3比特，到5比特，到6比特，再到如今的10比特，潘建伟说，此次测试的成功标志着中国在超导量子比特集成系统的设计制备、控制与测量等各方面都打下了坚实的基础。

目前，国际前沿的实验成果中，可以操控的纠缠光子比特数已经达到十个，而未来实用化的量子计算体系需要同时操控几十乃至上百个量子比特，也就是说从“婴儿”到“成人”，量子计算还有很长的路要走。

概括起来说，第一：量子计算机不是一个虚无缥缈的东西，有极为光明的前程。第二：要走到我们的日常生活里，还有一段路。第三，在这个领域，我们国家的科学家是领先的。（待续）

老龄新兵

利川晨曲 发表于 2017-5-9 21:17
如果属实，中国就成了计算机世界霸主，是轰动世界的大喜事，央视台应该大力宣传。

请你看一下我今天的帖子，也算是对你的问题的回复。

利川晨曲

老龄新兵 发表于 2017-5-15 22:40
请你看一下我今天的帖子，也算是对你的问题的回复。

  谢谢！我对这些高科技不懂，但愿量子计算机早日进入实用领域。