比超级计算机快亿亿倍！九章与祖冲之二号：已(2)

来源：数值计算与计算机应用 【在线投稿】栏目：综合新闻时间：2021年11月14日 02:53:23

作者:网站采编
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摘要：但新的问题产生了，这个算法只能用于分解质因数，别的还不行！也就是说你要是买台装了Peter Shor那质因数分解的量子计算机，只能玩质因数分解，比如

但新的问题产生了，这个算法只能用于分解质因数，别的还不行！也就是说你要是买台装了Peter Shor那质因数分解的量子计算机，只能玩质因数分解，比如你输入100位的大数，也许几秒就能算出来给你，但你要让它帮你处理个图片问题，或者剪辑下几个视频，很抱歉，超出范围，无法使用。

所以无论是量子计算机的那种算法，比如Grover/Long算法（数据库搜索）和量子退火算法都是执行相当单一的功能，只能“专机专用”，别的不会，当然大家会认为这有毛用啊？其实也不是，毕竟它还是能解决特定场合下的特定问题，这也行啊！

量子比特的退相干

但另一个问题就比较恼火了！就是量子比特的退相干问题，外界的振动、温度波动、电磁波以及与外部环境的其它相互作用引起的相干性损失称为退相干，或者直接叫做“波函数坍缩效应”，怎么办？其实也好解决，就是使用纠错码，多搞几个量子比特计算不就结了？

比如GOOGLE当年吹破天，实现了量子霸权72量子比特量子计算机，其实只是物理层面的72量子比特，它并不能同时进行逻辑运算，而是以9个为一组进行逻辑运算，也就是8个比特的量子计算机，并且准确度只有80%。

纠错码是个好办法，但问题是要控制那么多量子比特，难度就很高了，因此尽管量子计算机有那么优秀的性能，而算法也有了，方法也具备了，却迟迟都没有大的突破就是这个原因。

实现量子计算有哪几种方法，超导和光量子谁更有前途？

量子计算机的种类不少，但现在突破的方向中有几个是比较有前途的，比如超导量子比特和离子阱或者冷原子，做成通用量子计算机的潜力比较大。

光量子计算机的光子与环境作用很弱，因此相干性很好，时间也比较持久，因此光量子的比特数增加上具有优势，但难就难在不能快速操纵光量子比特，只能用玻色采样，无法精确操控，因此在通用量子计算机的路上困难重重。

超导量子是目前最有前景的量子计算机突破方向，相干时间比较长，操控方式可以使用微波相对比较简单。并且制造方面和现有半导体工艺比较接近，另外量子比特间的关联也比较容易。

但超导量子有一个难以逾越的难题，就是每个量子比特都是人造的，所以想要完全一致都达到很高的性能其实非常困难，因此这条路走得也很艰难，目前Google与IBM以及Intel等都在这方面下功夫。

另一个通用化量子计算机的突破方向则是离子阱，这模式下相干时间比超导还长，而且各个量子比特又是天然统一，操控上用激光耦合会比超导难一些，但量子比特之间的互联更容易，但它最大的问题是量子比特数的扩张很困难。

所以这条路上没有一个是顺畅的！中科院量子信息与量子科技创新研究院科研团队发布的“九章二号”使用的是113个光子144模式的量子计算原型机，从之前的76个光子增加到了113个光子，它特定算法下的速度比超级计算机快亿亿亿倍。

“九章二号”突破的是光量子计算机方向，这个尽管通用化很难，但这解决特定的问题并没有毛病，因此在这条线路上我们仍然在不断努力。

另一个则是66比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之二号”，它走的是超导量子这条路，同样我们在超导领域的量子计算机也没有落后，而且在“量子随机线路取样”任务的快速求解中已经是谷歌的超导量子计算原型机“悬铃木”高一百万倍，是目前超级计算机的1千万倍。

中国科学院院士潘建伟：下一步我们希望能够通过4到5年的努力实现量子纠错，在使用量子纠错的基础之上，我们就可以来探索用一些专用的量子计算机或者量子模拟机来解决一些具有重大应用价值的科学问题。