中国首度实现量子霸权!顶尖科学家独家权威解读
2020-12-08
WLF
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  ​近日,中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳团队构建的一套名为“九章”的光量子计算系统刷屏了所有海内外媒体。

基于光的“九章”
图|新华

  潘建伟团队在科学顶刊《Science》上宣布“九章”的惊艳成绩:在200秒内就能完成世界第三大超级计算机需要超过20亿年努力的结果。

  在此之前,人类历史上只有谷歌的“悬铃木”(Sycamore)曾经实现过“量子霸权”(quantum supremacy)。

  什么是“量子霸权”?“九章”金光闪闪的出现是不是说明量子计算机已经有可能走入千家万户,甚至替代传统计算机?量子计算机真的能全面碾压传统计算机吗?

  带着满脑子的疑惑,小编昨天深夜独家连线马克斯·普朗克量子光学研究所理论部主任、2013年沃尔夫物理学奖得主伊格纳西奥·西拉克(Ignacio Cirac)。

  西拉克教授在连线中开场激动地表示:“潘建伟教授的这项成果十分了不起。”

  他随后展开解释了这项技术的重要意义:“多年以来,其实我们一直知道,我们有能力建造不同种类的量子计算机的小型原型。

  “然而,截止目前,我们还是很难证明凭借这些量子计算机,我们可以做到传统计算机难以企及的事情。

  “然而实验物理学家潘教授却精准做到了这一点。潘教授证明了他所做出的量子计算机比这个特定领域里任何已知的东西都要强大。接着针对特定的学术问题,‘九章‘能够显示出它无法比拟的解决能力。”

  西拉克教授揭示了“量子霸权”的真谛——量子计算机至少能够在一种类型的任务上打败传统计算机。

  事实上,几十年来,理论物理学家都坚信量子计算机一定能够战胜传统计算机。然而从现实角度来说,想要建造这么一个量子计算机挑战性极其艰巨。

  2019年,“悬铃木”在国际上一举成名,因为它的量子计算机原型在大概3分钟就完成了一项计算,而据其研究人员估计,一台超级计算机需要花费1万年的时间。

“悬铃木”的处理器
图|Google

  当然,在这些磅礴的数据背后,西拉克教授也指出了“悬铃木”和“九章”两者单独作为计算机都不会有特别大的实际用处。

  据西拉克教授介绍,“悬铃木”的基本结构更接近于传统计算机。传统计算机使用比特进行计算。比特可以呈现出2选1的状态,通常我们用1或0表示。而“悬铃木”则使用了“量子比特”,允许多种状态同时存在。这给予了它们能够比传统计算机更迅速解决问题的理论基础。

  “悬铃木”的量子电路是基于超冷、超导金属,而“九章”则是用了光子创建。

  西拉克教授认为虽然“九章”目前的设计就是为了解决高斯玻色采样的问题,但是并不代表它未来只能做这个。

  它之所以如此独特正是因为它突破了教科书,采用了非比寻常的模式创建,因此我无法断定它的未来。或许它能缔造更多奇迹。

  至于很多专家在讨论“九章”时都指出的问题:它在技术上无法完成规模的增大,西拉克教授表示他并不太担心。 

  西拉克教授认为这其实是量子计算机的普遍问题。“原理上,量子计算机是能够增大并且成为通用计算机的。但是,在实际过程中,量子计算机仍然有很长一段路要走,因为它还需要量子纠错。”

  但是西拉克教授表示巨大的挑战意味着“量子计算机的增大”是一个非常有趣的话题,值得“后浪”们不断地去探索。而潘建伟教授既然能展现出如此卓越的成绩,那么“九章”的未来同样也会吸引更多人。

  在采访的最后,西拉克教授笑着揭秘了一段过去,其实他认识潘建伟教授20多年了。当西拉克在因斯布鲁克大学(University of Innsbruck,奥地利的知名大学)任教时,潘建伟在同一所学校攻读博士。因此,西拉克教授道:“我可是全程关注着潘建伟教授的职业生涯。”

  西拉克教授展开讲述了一下他们的跨国友谊。他专程来中国看望过很多次潘建伟教授,而潘建伟教授也多次造访德国。他们经常交流想法,互相都从对方那里受益良多。西拉克教授感慨:“我真的非常喜欢这样的交流和合作。同时,一直期待着能再次和潘建伟相见并且交流学习。”

伊格纳西奥·西拉克(Ignacio Cirac)
图|BBVA

  事实上,在第三届世界顶尖科学家论坛(WLF)期间,伊格纳西奥·西拉克(Ignacio Cirac)与潘建伟教授共同参与了以“秘境之钥”为主题的世界顶尖科学家量子物质峰会。在这场别开生面的峰会上,他们一同探讨了量子计算的潜在应用、量子模拟的最新进展、跨学科合作对量子计算领域的重要意义等,深入地为大众讲解了量子计算这个充满着未知和挑战的前沿学科。

 

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