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量子计算是什么?对数字领域发展有何深远影响?-量子计算的前景和展望

2023-07-23 11:44:08TONY杂谈102

在过去的一周里,有关量子学的新闻忽然多了起来,起因就是2022年诺贝尔物理学奖揭晓,三名科学家通过实验证明量子纠缠现象,而关于#量子纠缠#的词条冲上热搜,底下评论区就多了很多关于量子学在各个领域的讨论。

在此之前,谷歌、IBM、英特尔等国外科技巨头也先后推出自己的量子计算机及相关产品,而国内像阿里、百度等企业也已经开始围绕量子计算展开布局。量子计算是什么?对于我们未来的生活又怎样的影响,相信有些朋友也是摸不清头脑,今天小椰就简单分享一些关于量子计算的发展历程。

量子计算机概念的提出到面世

在1981年5月,诺贝尔物理学奖获得者理查德费曼就在一次演讲中,首次提出量子计算机的概念。在他的叙述中,量子计算机拥有传统经典计算机无法比拟的优势。

1985年,牛津大学的David Deutsch提出量子图灵机的概念,使得量子计算机开始具备数学模型。1994年和1996年,美国麻省理工学院教授PerterShor和计算机科学家洛夫格罗佛提出了Shor和量子搜索算法,使得量子计算机的研究更进一步。

2011年,加州理工学院理论物理学家约翰马丁尼斯在一次演讲中提出“量子霸权”概念,指出:量子计算机将凭借远超经典计算机的优越性能而拥有数字领域的霸权。

就在2011年5月加拿大量子计算公司D-Wave率先发布全球第一款商用型量子计算机“D-WaveOne”。2015年5月,IBM在量子运算上取得关键性突破,开发出四量子比特型电路,成为未来10年量子计算机基础。

2019年谷歌高调宣布其研发的量子计算机成功在3分20秒内,完成传统计算机需要1万年时间才能处理的问题,并声称是全球首次实现“量子霸权”。在当时,量子计算机的各项研究进行的如火如荼,国内的量子计算研究又到了哪一步呢?

中国量子技术研究之路

早在量子计算概念提出的时候,我国量子光学泰斗级任务郭光灿院士就已经意识到量子信息领域是国家未来发展战略中的重要一环。在1984年就开始着急学者专家进行量子光学研讨,随后,写出国内第一本量子光学相关的书籍,并在国内首次系统性教学量子光学课程。

2001年,郭光灿院士申请到中国量子信息领域的第一个“973”项目,召集国内十多个重要研究所和著名大学的五十余位科学家参加该项目的研究。这支队伍在后来也做出了一系列国际一流水平的原始创新科研成果。

随着国内关于量子学的研究越来越深入,我国终于在2020年的12月构建76个光子的量子计算机原型机,科学家们将它命名为“九章”。“九章”的速度远超曾经排名世界第一的日本超级计算机“富岳”,不仅如此也反超谷歌2019年发布的53比特量子计算原型机“悬铃木”。

在今年的8月份,百度发布了超导量子计算机“乾始”和全球首个全平台量子计算软硬一体化方案“量羲”。目前,在“乾始”平台上已经运行“量易伏”APP,用户可以通过云服务获得量子算力,实现产业级的量子计算服务。

为什么国内外都要加快量子计算的研究?

量子计算相比传统经典的计算机,不仅运算速度远超传统计算机,并且可以满足大规模计算的需要。除此之外,还具非常强的仿真模拟功能,可以运用在各种学术研究中,有人用数字领域的“核武器”来形容,就可想而知它的作用有多强。

例如,量子计算机可以一秒破译全世界的所有密码,这将导致一个国家的信息安全受到威胁;加入用来研究生物大分子有机物,势必会加快新药物和新材料的研发进程;但这些也只是量子计算机应用的冰山一角,未来对量子计算的应用会更加广泛。

目前,国内外在量子领域的战略布局在不断加大,相关产业也进入爆发式增长阶段,未来会有哪些量子应用落地?让我们共同期待!

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