量子霸权是什么

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    量子霸权是指量子计算拥有的超越所有经典计算机的计算能力。在物理实验上,迄今还没有任何一台量子装置在实际实验中展现出这种能力。2019年9月20日,科技巨头谷歌(Google)一份内部研究报告显示,其研发的量子计算机成功在3分20秒时间内,完成传统计算机需1万年时间处理的问题,并声称是全球首次实现“量子霸权”。
    • 硬件型号: 计算机
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什么是量子霸权

量子霸权是指量子计算拥有的超越所有经典计算机的计算能力。在物理实验上,迄今还没有任何一台量子装置在实际实验中展现出这种能力。

2019年9月20日,科技巨头谷歌(Google)一份内部研究报告显示,其研发的量子计算机成功在3分20秒时间内,完成传统计算机需1万年时间处理的问题,并声称是全球首次实现“量子霸权”。

研究背景

随着量子物理装置技术水平的快速发展,实现量子霸权似乎日益临近。称霸标准已成为量子计算领域最重要的科学问题之一。玻色采样问题是一种针对光子(玻色子)系统的量子霸权测试案例。理论上,经典计算机求解玻色采样需要指数量级计算时间,而量子计算只需要多项式量级计算时间。与此同时,相比通用量子计算,玻色采样更容易实现。

研究进展

最先开启称霸标准的研究

国防科技大学吴俊杰团队与上海交通大学金贤敏合作,在国际上最先开启了称霸标准的研究。

2018年9月,《国家科学评论》在线发表了吴俊杰、金贤敏等人的研究成果,报道了玻色采样案例的称霸标准。该项研究中,吴俊杰与金贤敏在“天河二号”超级计算机上完成了玻色采样问题的核心难题——积和式的求解。实际测试的问题规模达到48个光子,并推断出“天河二号”模拟50个光子的玻色采样需要约100分钟。也就是说,一旦实际的量子物理装置实现了每组样本100分钟以内50光子的玻色采样,就在求解这个问题上超过了“天河二号”,实现了量子霸权。

谷歌实现量子霸权

多家英媒2019年9月20日披露,科技巨头谷歌(Google)一份内部研究报告显示,其研发的量子计算机成功在3分20秒时间内,完成传统计算机需1万年时间处理的问题,并声称是全球首次实现“量子霸权”。

据报道,该报告指出,谷歌研究人员架设出53量子位的量子计算机,并以“悬铃木”为代号。“悬铃木”量子计算机所进行的运算,是要证明一个随机数字生成器符合“随机”的标准。按报告所指,即使是现存最先进的传统超级计算机“Summit”,对量子电路的一个实例取样100万次,亦需时1万年处理,但“悬铃木”仅需200秒便完成运算。

撰写报告的谷歌研究人员认为,虽然“悬铃木”处理的运算无实际意义,但实验结果证明,有运算工作只能够在量子计算机上进行,实现“量子霸权”(quantum supremacy),若研究报告其后可获学界认可,将成为量子科学的分水岭。

研究人员亦预测,量子计算机的运算能力会呈现“双指数速率增长”,超越“摩尔定律”所指,传统计算机运算能力约两年翻一倍的增长速度。

研究意义

实现量子霸权,将代表超越经典的量子计算能力从理论走进实验,标志着一个新的计算能力飞跃时代的开始。实现量子霸权离实现实际的量子计算机尚有很大距离。当前实现量子霸权绝非易事

更新时间:2021-01-05 10:48:15

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