要討論量子計算,先簡要普及下目前的電子計算,然後我們再來展望,看看區別在哪兒。

簡化下,任一智能計算系統必然包含輸入、指令處理、運算、輸出。輸入:採集信息後編碼輸入(預設數值變數或模數轉換等物理模擬變數數值化);輸出:直接到執行單元再反饋到輸入單元,或到人機界面再反饋到指令單元執行;指令單元和運算單元就結合的比較緊密了,指令單元需要讀取預設的數據所代表的指令流程再對輸入數據執行相應的運算。

那麼,當前計算機的速度瓶頸在哪兒?一些顯而易見的先拋開一邊,比如過程緩存等,簡要說下執行效率,cpu的運算速度,拋開其邏輯構架,其速度由驅動頻率決定,而其能承受的最高頻率由其中的晶體管的開關速度和其耗能決定。為啥隨著集成度越高執行頻率越高哩,其中一個因素是因為在單晶硅上加工的開關越小,其開關能耗越低,晶元的良品率決定在加工的開關電子響應速度上,這裡有個時序的概念,學過數字電路的都知道何謂脈衝爭峰,一致開關狀態電路中,不同邏輯處理要設計成經過同樣多的開關路徑,以便輸出的方波不會出現爭峰現象,在高頻率下,細微的速率差別經多級累積後,其結果會干擾正確的運算結果。因此,隨著光刻加工趨向於極限,現代單晶元體系也基本到頭,摩爾定律也就失效。

由上可知,所謂量子計算(特殊只經過內部特定物理結構模擬得出結果的不說,那不叫量子計算系統,那是屬於實驗室的研究應用)必須有高效的編碼輸入輸出渠道,並且可操控的量子可穩定交互運算,其速率能耗自然遠超現有體系,同樣其指令數據等輸入效率決定了量子計算的瓶頸。

目前量子計算多以研究各種量子物理狀態的交互邏輯變化和可操控性方面,再輔以合適的拓撲結構模型,其和經典的電子開關截然不同;解決了拓撲結構和基本邏輯運算,還要有合適的編碼數據輸入和輸出轉換。

所以,不能拋開基本面耍流氓。

目前的量子計算科普就流氓的很!

這個題主的問題也很流氓,領先在哪兒我們是不知道的。


量子計算領域,中國確實處於國際領先的水平。

這裡面主要有以下幾方面。

首先,在光量子計算方面,依靠10光子量子糾纏做出的量子計算機,由中國科技大學的潘建偉院士的研究團隊完成。2017年他們還召開了相應的新聞發布會,表明在這一方面我國的光量子計算機已經可以解一些比較簡單的線性方程組。而且,光量子糾纏的數目增加1個,計算能力將翻倍,所以如果做到11個光子糾纏,計算能力變成原來的2倍,如果做到12個光子糾纏,計算能力變成原來的4倍……這就是所謂的量子計算的「指數加速」優勢。因此,在不久的將來,我國的光量子計算的威力將爆發。

其次,在清華大學,交叉信息研究院的兼職教授段路明發展了常溫下的幾何量子計算。他們主要是做金剛石量子計算、超導量子計算以及離子阱量子計算。而且,他們還發展了量子計算的網路,實現更大規模的量子計算。段路明同時也是美國密歇根大的終身教授,他在清華大學擔任姚期智講座教授。而姚期智院士是交叉信息研究院院長,是計算機最高獎「圖靈獎」獲得者,姚院士本身也有物理學的博士學位,對量子計算也很熟悉。

當然,在清華大學也有龍桂魯教授的研究組也做量子計算方面的研究。

最後,必須要說的是,雖然目前中國的量子計算正在崛起,但美國的IBM公司也在做量子計算,而且他們最近在超導量子設備上實現了一種新的量子演算法,這演算法具有很強大的模擬計算能力。另外,加拿大的d-wave公司的量子計算機已經開始在市場上銷售了。所以,怎麼說呢?現在量子計算領域至少是三國鼎立,不是中國一家獨大的。


首先,就拿量子計算機來說,量子計算機一直以來都在被世界各國的科學家研發,也有不少科學小白們認為他是一個騙局。而今天,世界上第一台量子計算機誕生了。而且誕生在中國。

中國科學技術大學潘建偉教授及其同事陸朝陽、朱曉波等,聯合浙江大學王浩華教授研究組,在基於光子和超導體系的量子計算機研究方面取得了系列突破性進展。該研究團隊在上海正式發布了這一系列研究成果。潘建偉教授在現場宣布,5月3日,中國科學院在上海舉辦新聞發布會,宣布世界上第一台中國科學技術大學潘建偉教授及其同事陸朝陽、朱曉波等,聯合浙江大學王浩華教授研究組,在基於光子和超導體系的量子計算機研究方面取得了系列突破性進展。該研究團隊在上海正式發布了這一系列研究成果。

量子計算機是指利用量子相干疊加原理,理論上具有超快的並行計算和模擬能力的計算機。曾有人打過一個比方:如果現在傳統計算機的速度是自行車,量子計算機的速度就好比飛機。使用億億次的「天河二號」超級計算機求解一個億億億變數的方程組,所需時間為100年。而使用一台萬億次的量子計算機求解同一個方程組,僅需0.01秒。

例如,一台操縱50個微觀粒子的量子計算機,對特定問題的處理能力可超過目前最快的「神威·太湖之光」超級計算機。實驗測試表明,該原型機的取樣速度比國際同行類似的實驗加快至少24000倍,通過和經典演算法比較,也比人類歷史上第一台電子管計算機和第一台晶體管計算機運行速度快10倍至100倍。


量子計算是基於量子的全新應用領域,這項技術的突破對於現代裝備性能的提升具有革命性意義。眾所周知,現代裝備最大特徵就是智能化,而智能化的根基就是計算。量子計算機突破50比特,那麼其將全面超越傳統計算機,這對於需要海量數據處理的現代裝備來說是革命性的。

中國在量子計算領域起步雖然沒有西方早,但是中國具有集中力量干大事的優勢,在西方提出理念還沒有真正開始攻關的階段,中國已經開始大力研究了,取得領先也就不足為奇了。其實在諸如高溫超導、空間站等諸多領域,中國領先世界都是一樣的道理。

以潘建偉為代表的中國科技大學團隊、浙大王浩華團隊,還有科學家郭光燦、郭國平,朱曉波等都是量子計算領域的大牛,正是他們的積極努力才讓中國在量子計算領域取得了世界領先地位。潘建偉院士作為總體協調人,把全國的量子計算專家團隊凝聚在一起,實現了同步研發,數據共享,可謂是為集體攻關起到了組織統領的關鍵作用。

目前我們量子計算已經突破了10比特的超導量子計算,下步將突破50比特的超導量子計算的目標。可以肯定的說在量子計算領域我們已經處於世界領先水平。當然我們試驗成功的也不是真正意義上的量子計算機,距離真正的實用化量子計算還有一段路要走。中國量子計算已經在部分領域領先發達國家,但現在說量子計算整體領先發達國家,顯然有點誇張。如果問整體上領先發達國家多少?這個問題顯然問的有點早。


中國在量子計算領域的領先水平,先從第二個問題:中國到底有哪些量子計算領域的大牛談起。

施堯耘,福建泉州人,世界知名量子計算科學家。

他的「簡歷」,可能讓在場的各位嚇得抱住了自己:

年僅40多歲的他,身上就已有這些名號——

-世界知名量子計算科學家

-密西根大學終身教授

-美國國家科學基金會「職業成就獎」(Career Award)獲得者

-阿里雲首席量子技術科學家(9月11日正式加入阿里巴巴)

他的前半生,有傳奇,有故事,更有大到人類的責任感。

-有故事的男同學:天天打籃球的「全能」學霸

(圖右為施堯耘)

施堯耘是晉江金井人,還是泉州五中的畢業生。在大家眼中,他從小就是名「全能」學霸,在學術上收穫的成功也與良好的家庭教育分不開。

施堯耘的父親是泉州晚報社原總編施能泉。說起兒子的成功,他笑道:「孩子小時候學習自主,長大後事業也靠自己,都不怎麼需要父母操心。」

高中時,施堯耘就是年段里「學霸中的學霸」,高中3年成績始終保持在年段前二,尤其物理和化學是強項。最同學「可氣」的是,「施堯耘天天去父親單位打籃球,可考試總是半小時後交卷」,他的老同學表示。

-名校博士後;論文35篇;美國頒給他職業成就獎!

1997年,施堯耘本科畢業於北京大學,後在美國普林斯頓大學取得計算機科學博士學位,畢業後留在美國工作,此後成為密歇根州立大學終身教授。

2004年,施堯耘獲得美國國家科學基金會頒發的職業成就獎(Career Award)。他的多個研究項目獲得美國國家科學基金的資助。

據虎嗅查詢,施堯耘從2005年至今共發表35篇論文,絕大多數與量子計算有關,包括今年他與他人一起發表的兩篇論文。

努力和成功沒有讓施堯耘止步,他把目光投向了人類服務。

-他加入阿里巴巴NASA計劃,重磅助力華人科技力量

在理論量子信息科學領域,施堯耘涉獵頗廣,研究主題包括:量子演算法和複雜性,量子通信複雜性,量子系統和量子計算的經典模擬,量子信息學和量子密碼學,在美國持有與量子科學相關的多項專利。

9月11日,施堯耘正式入職阿里巴巴,擔任阿里雲量子技術首席科學家,他的主要工作是組建並負責阿里雲量子計算實驗室。

該消息一出,即刷爆了泉州朋友圈,因為這位頂級科學家是地道的「轉究郎」,他重磅助力華人科技力量。

有網友評論——

(圖片來自網路,非屬實)

早在今年初,阿里巴巴找到施堯耘,沒想到卻被他一口回絕了。施堯耘認為:「因為我在學界很快樂。」

最後加入阿里,施堯耘說原因很簡單,這家公司要做的也正是他要做的:讓量子計算落地。「我願探索自然賦予人類的終極計算能力。如今,我看到了夢想實現的希望。」

事實上,今年3月,阿里巴巴宣布啟動NASA計劃,要面向未來20年組件強大的獨立研發部門,為服務20億人的新經濟體儲備核心科技。

在阿里6萬名員工中,工程師有一半,博士所佔比重持續攀升;36位合伙人中有9位擁有工程師背景。

阿里巴巴NASA計劃和施堯耘有著相同的願景:用科技服務人類。

施堯耘說:「時代造英雄,量子計算是我們這個時代的機遇。」

而在量子計算科界,或許施堯耘就是時代本身。

優秀的科學家們貢獻華人技術力量,這就是其中最重要的原因之一。


首先說,中國在基礎科學領域並不差,雖然基礎科學的發達要靠綜合國的支撐,我國剛剛進入綜合國力強國,時間不長,但別忘了我們的體制,舉國體制。這樣有了基礎科學的基礎,在尖端科技項目上有所突破就不足為奇了,量子計算機領域我國能領先,是因為我們在量子研究方面取得了領先世界的成就。


量子計算領域,領先於世界的是美國,大約一代以上。7qubit的美國NSA2007年就有了,中國2016年才有9比特的。IBM的16位現在已經公運行,大家包括中國人和企業都可以在IBM網站申請登陸使用。相比下國內9比特還是實驗室。美國49/51比特機預計在年底問世。

量子計算領域硬體領先外,美國量子計算的演算法領先地位也秒殺同行。量子計算上按照演算法場景配合計算機解決實際問題的。比如解密大質數,分子結構,普通計算機,包括中國最先進的超級計算機也沒有用。

最新新聞,ibm不僅大幅領先,演算法也有突破,模擬分子結構成功。以前都超級計算機模擬結果誤差太大而證明不可行。

新聞天天地量子計算領先意淫,求求你不要散播愚昧行不行?

https://www.technologyreview.com/the-download/608866/ibm-has-used-its-quantum-computer-to-simulate-a-molecule-heres-why-thats-big/


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