我國(guó)量子計(jì)算機(jī)重大突破！詳解“九章三號(hào)”的前世今生、強(qiáng)在哪里

我國(guó)量子計(jì)算機(jī)重大突破！詳解“九章三號(hào)”的前世今生、強(qiáng)在哪里

量子計(jì)算是后摩爾時(shí)代的一種新的計(jì)算范式，它在原理上具有超快的并行計(jì)算能力，可望通過特定量子算法在一些具有重大社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的問題方面相比經(jīng)典計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)別的加速。因而，研制量子計(jì)算機(jī)是當(dāng)前世界科技前沿的最大挑戰(zhàn)之一。

隨著量子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，各國(guó)紛紛加大量子計(jì)算機(jī)的投入，其中發(fā)展最快的是超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)和光量子。我國(guó)發(fā)展較快的量子計(jì)算機(jī)有幾條路線，其中成果最顯著的包括九章號(hào)、祖沖之號(hào)和本源悟源號(hào)系列。下面詳細(xì)解釋一下“九章三號(hào)”到底強(qiáng)在哪路，以及它的前世今生。

• 目前全球僅有谷歌、中科大以及加拿大Xanadu三個(gè)團(tuán)隊(duì)真正實(shí)現(xiàn)了“量子優(yōu)越性”的目標(biāo)。
• 九章團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)者之一陸朝陽(yáng)解釋量子優(yōu)越性：“如果量子計(jì)算原型機(jī)，在某個(gè)問題上的計(jì)算能力超過最強(qiáng)的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，就證明量子計(jì)算在未來(lái)有方超越的可能。”
• 九章算術(shù)是我國(guó)古代著名的數(shù)學(xué)著作之一，該系列計(jì)算機(jī)以此命名。
• 高斯玻色取樣，因其在圖相關(guān)問題、量子化學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)中均具有廣泛的潛在應(yīng)用，所以我們經(jīng)常用高斯玻色取樣求解的計(jì)算速度來(lái)衡量量子計(jì)算機(jī)性能。
• 九章一號(hào)：2020年12月，我國(guó)發(fā)布九章一號(hào)量子計(jì)算機(jī)科研成果，其“高斯玻色取樣”任務(wù)的快速求解取得了重大突破，比日本超級(jí)計(jì)算機(jī)富岳快一百萬(wàn)億倍，即九章一分鐘完成的任務(wù)富岳需要一億年才能完成。
• 九章二號(hào)：2021年6月，中科大研究人員發(fā)表實(shí)驗(yàn)成果，將九章探測(cè)到的光子從76個(gè)增加到113個(gè)，速度比九章一號(hào)提升9個(gè)數(shù)量積。
• 2023年10月11日，據(jù)央視新聞報(bào)道，近日，中國(guó)成功構(gòu)建了255個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章三號(hào)”，再度刷新了光量子信息的技術(shù)水平和量子計(jì)算優(yōu)越性的世界紀(jì)錄。

• 報(bào)道稱，九章項(xiàng)目由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)中國(guó)科學(xué)院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院潘建偉、陸朝陽(yáng)、劉乃樂等組成的研究團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心合作。
• 潘建偉被稱為“中國(guó)量子計(jì)算之父”。
• 科研人員設(shè)計(jì)時(shí)空解復(fù)用的光子探測(cè)新方法，構(gòu)建高保真度的準(zhǔn)光子數(shù)可分辨探測(cè)器，提升了光子操縱水平和量子計(jì)算復(fù)雜度。根據(jù)公開正式發(fā)表的最優(yōu)經(jīng)典精確采樣算法，“九章三號(hào)”處理高斯玻色取樣的速度比上一代“九章二號(hào)”提升一百萬(wàn)倍?！熬耪氯?hào)”在百萬(wàn)分之一秒時(shí)間內(nèi)所處理的最高復(fù)雜度的樣本，需要當(dāng)前最強(qiáng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)“前沿”花費(fèi)超過二百億年的時(shí)間。

量子計(jì)算機(jī)看似離我們很遙遠(yuǎn)，實(shí)際上從民生到國(guó)防軍工，它都有著廣闊的應(yīng)用空間和范圍。

量子通信網(wǎng)絡(luò)和量子互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)優(yōu)化、送貨車如何選擇最有效率的路線送貨，這些都可以可以借助量子計(jì)算機(jī)來(lái)久理，從而解決重大的國(guó)計(jì)民生問題，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

在國(guó)防領(lǐng)域，量子計(jì)算機(jī)可以運(yùn)算無(wú)數(shù)的指令來(lái)破解密碼。在過去，假設(shè)一種密碼用傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)需要500年才能破譯，但量子計(jì)算機(jī)只需要幾秒鐘就可以輕松地攻破防線。

量子計(jì)算，已經(jīng)成為下一代科技發(fā)展制高點(diǎn)，英國(guó)、德國(guó)、美國(guó)等各國(guó)均加速布局量子科技研發(fā)項(xiàng)目并加大資金投入，全球量子科技產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟相繼成立。