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5月8日,世界上量子比特数最多的超导量子系统在中国诞生了!站在第二次量子革命的起点,中国成为第一梯队,这将是中国有基础、有能力全面介入和参与的第一次技术革命 。
天下第一!62位!
量子计算原型“祖冲之”问世 。
近日,中科院量子信息与量子科技创新研究所潘建伟、朱晓波、彭承志组成的研究团队成功研制出62位可编程超导量子计算原型“祖冲之”,并在此基础上实现了可编程二维量子行走 。
要说明祖冲之有多厉害,首先要明白一个问题:什么是量子计算机?
量子计算机和我们一般理解的计算机有很大的不同,在计算形式上有本质的区别 。日常生活中使用的计算机通过打开和关闭电路来进行计算 。无论是屏幕上的图像,还是输入的汉字,都会在硬件电路中转换成1和0,然后传输、计算、存储 。而量子计算机则是以量子态作为计算的形式 。目前量子计算机主要使用原子、光子等物理系统,不同类型的量子计算机使用不同的粒子 。比如我们研究团队去年底研发的量子计算原型“第九章”,就是光量子计算原型 。
那么,量子计算原型的“算术”到底有多强?实验结果显示,第九章处理具体问题的速度比目前世界排名第一的超级计算机快100万亿倍!成功实现了量子计算领域的第一个里程碑——量子计算的优越性 。
二维超导量子位芯片示意图,每个橙色十字代表一个量子位 。
中国科学技术大学潘建伟院士成功研制的超导量子计算原型“祖冲之”,拥有世界上最多的超导量子比特,操纵的超导量子比特有62个 。
那么,最大量子比特数是什么意思呢?
中科院科学传播研究中心副主任袁兰峰解释说,“首先,它实现的是量子随机行走 。它在62个棋盘上创建了空个房间 。有了这样的模型,就可以实现普适的量子计算,即量子计算可以实现的任何功能和计算任务,都可以通过这样的方式实现 。”
不可分割和不可测量
“世纪幽灵”量子到底有多神奇?
“当事物不确定时,量子力学 。”以前人们说起“量子”,第一感觉是深奥,陌生 。如今,量子和量子产品作为世界上最先进的技术,正逐渐走进我们的生活 。
一、什么是量子?
物质的最小单位是基本粒子,而量子是质量、体积、能量等物理量的最小单位 。它也以某种粒子状态存在 。比如光,我们看到的是一整片的亮度,但是如果进入微观世界,可以发现这片光是由无数个光子组成的 。想象一下,我们每一次举手,每一个手势,甚至每一次呼吸,都有万亿量子在运动 。看不见摸不着,却是真实存在的,所以也被称为“世纪幽灵” 。
二、量子有什么特点?
量子作为各种物理量的最小单位,已经不能再分了,但这并不意味着每一个量子都是不变的,因为它同时也是不确定的 。
【最让人害羞的吉尼斯纪录 世界之最图片】中科院物理所固态量子实验室主任范浩曾经举过一个例子:一个圆柱形的水杯,从前面看是长方形的,但是从上面看,我们会看到一个圆形 。不同的状态可以从不同的方向读出,任何外界的探测都会对量子态产生干扰,这就是量子不确定性,也被称为量子的“不确定性原理” 。此外,量子具有波粒二象性、量子隧穿、量子纠缠、量子叠加等特性 。
q,量子能做什么?
我们说了这么多量子的神奇性质,当然是为了知道它能做什么 。比如科学家利用“量子叠加”原理开发超导量子计算机 。所谓“量子叠加”,就是一个量子可以同时存在于几个状态 。形象地说,就像孙武空的裂体术 。遇到大量敌人时,孙武空会从后脑勺拔出三根救命毛,变出无数的分身,一群猴子一起打怪物 。战斗力自然会几何级提升 。
量子也是如此 。科学家利用它的裂体技术,让我们的计算机实现定型运算,比如10的90次方,这比宇宙中所有的粒子都多 。普通计算机分解这样的天文大数需要15万年,而未来的量子计算机只需要几秒钟 。
中国在量子科技领域排名第一 。
“量子+”产业集群深耕齐鲁
中成智库14日发布的《全球量子信息发展报告2021》显示,我国量子通信领域发表论文数量长期处于世界前列;2020年,量子计算和量子测量领域的论文发表数量仅次于美国,位居第二 。
2017年6月16日,中国科学院院士、中国科学技术大学教授、量子科学实验卫星首席科学家潘建伟与墨子量子卫星模型合影 。


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