量子计算机的诞生,是和两弹一星媲美的成绩,是一次质的飞跃。为中国科大潘建伟团队骄傲!加油中国!
新京报快讯(记者李玉坤)5月3日,中国科学院在上海召开新闻发布会,宣布世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在我国诞生。
“超越早期经典计算机”是什么概念?答案是,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。
中科院院士、中国科学技术大学教授潘建伟团队2016年底实现10光子纠缠操纵。在此基础上,构建了针对多光子“玻色取样”任务的光量子计算原型机,比之前国际同行所有类似实验提速至少24000倍。
此次进入人们视野的是两种量子计算机体系,除了基于光子的量子计算机,还有超导体系的量子计算机。
2015年,谷歌、NASA和UCSB(加州大学圣塔芭芭拉分校)宣布实现了9个超导量子比特的高精度操纵,这一记录也被中国科学家团队打破。潘建伟团队还有更大的目标,计划在今年年底实现大约20个光量子比特的操纵,20个超导量子比特样品的设计、制备和测试也在进行中,并计划于今年年底前发布量子云计算平台。
可以投入使用的量子计算机一旦成功,威力有多大?中科院官方微博称,理论上,50个量子比特的量子计算机性能就能超过超级计算机“天河二号”,拥有300个量子比特的量子计算机就能支持比宇宙中原子数量更多的并行计算。
记者了解到,“天河二号”曾经连续6年雄踞世界超级计算机榜首,直到去年被我国的另一台超级计算机超过,位列第二。“天河二号”峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次。
但是运算能力超强的“天河二号”在量子计算机面前,也将沦为“战五渣”:天河二号100年的计算量,量子计算机0.01秒就能完成。这是中科院院长白春礼此前采访时举的例子,他说,中科院正在研制中国第一台量子计算机,预计最近几年就有望研制成功。如果要求解一个亿亿亿变量的方程组,如果用亿亿次的当今第一超级计算机天河二号计算,需要长达100年,而使用一台万亿次的量子计算机计算,只需区区0.01秒。
量子计算机如此大的威力,自然能够帮助人类解决很多难题,能够将某些经典计算机需要数万年来处理的复杂问题的运行时间缩短至几秒钟。但另一个问题也不容忽视,就是密码安全。
北京商用密码行业协会会长郭宝安此前接受新京报记者采访时说,据他介绍,现代密码,如各种密钥,都是基于数学难题而设计的,现在的密码设计能力,把宇宙中所有的原子都变成传统计算机,也破解不了。中科院官方微博也称,RSA密钥体系是当今金融、网络等领域普遍使用的加密方式。其安全性的基础在于对经典计算而言,尚无有效的方法能在合理的时间内完成大数的质因数分解,因此RSA加密体系目前是安全的。
不过,郭宝安说,量子计算机的诞生,将对现在周期性密码产生毁灭性的打击。现在看起来非常安全的密码,以量子计算机的计算能力,破解起来将易如反掌。他建议,现在就开始抗量子计算密码的研究。
量子计算利用量子相干叠加原理,在原理上具有超快的并行计算和模拟能力,计算能力随可操纵的粒子数呈指数增长,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。
“一台操纵50个微观粒子的量子计算机,对特定问题的处理能力就可以超过超级计算机。因此,量子计算机在密码分析、气象预报、药物设计、金融分析、石油勘探等需要解决大规模计算难题的领域有巨大优势。”潘建伟说。
不仅如此,量子计算机甚至会实现人脑的精确模拟,人类或许会以量子形态生活在虚拟世界里,实现永生的夙愿。
由于量子计算的巨大潜在价值,欧美各国都在积极整合各方面研究力量和资源,开展协同攻关,同时,大型高科技公司如谷歌、微软、IBM等也强势介入量子计算研究。
我国的高科技公司也是杠杠的,两年前,阿里巴巴和中科院合作成立了亚洲首个量子计算实验室,开展在量子信息科学领域的前瞻性研究,探索超越经典计算机的下一代超快计算技术。
1982年,诺贝尔奖获得者理查德·费曼提出“量子计算机”的概念。
1994年,贝尔实验室的专家彼得·秀尔证明量子计算机能够完成对数运算,且速度远胜传统计算机。
1997年,科学家首次用一对纠缠光子实现了量子信息传输。
2005年,世界第一台量子计算机原型机在美国诞生,基本符合了量子力学的全部本质特性。
2007年2月,加拿大D-Wave系统公司宣布研制成功16位量子比特的超导量子计算机。
2007年,维也纳大学的安东·齐林格和他的同事们用一对纠缠光子在加那利群岛的两个岛之间传输了一份量子信息,传送距离超过了143千米。
2010年1月,美国哈佛大学和澳洲昆士兰大学的科学家利用量子计算机准确算出了氢分子所含的能量。
2010年3月,德国于利希研究中心发表公报:该中心的超级计算机JUGENE成功模拟了42位的量子计算机。
2010年,中国科大—清华大学联合小组成功实现了当时世界上最远距离的量子态隐形传输,传输距离达16公里。
2012年3月,IBM做到了在减少基本运算误差的同时,保持量子比特的量子机械特性完整性。
2015年7月,中国科学院与阿里巴巴集团旗下阿里云共同成立“中国科学院-阿里巴巴量子计算实验室”,开展在量子信息科学领域的前瞻性研究。
2016年8月,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。
2017年3月,马云宣布启动阿里巴巴的“NASA计划”,并说“现在所研究的目标是为了解决10年、20年后的困难。
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