中國(guó)量子計(jì)算研究獲重大突破 量子計(jì)算機(jī)資金投入情況分析

• 2021年10月26日 LiuMingYue來(lái)源：cnmo 央廣網(wǎng) 210 5
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目前，中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院科研團(tuán)隊(duì)，于近日在超導(dǎo)量子和光量子兩種系統(tǒng)的量子計(jì)算方面取得重要進(jìn)展，使得中國(guó)成為目前世界上唯一在兩種物理體系達(dá)到“量子計(jì)算優(yōu)越性”里程碑的國(guó)家。超導(dǎo)量子計(jì)算研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了66比特可編程超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)“祖沖之

中國(guó)量子計(jì)算研究獲重大突破

目前，中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院科研團(tuán)隊(duì)，于近日在超導(dǎo)量子和光量子兩種系統(tǒng)的量子計(jì)算方面取得重要進(jìn)展，使得中國(guó)成為目前世界上唯一在兩種物理體系達(dá)到“量子計(jì)算優(yōu)越性”里程碑的國(guó)家。超導(dǎo)量子計(jì)算研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了66比特可編程超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)“祖沖之二號(hào)”，實(shí)現(xiàn)了對(duì)“量子隨機(jī)線路取樣”任務(wù)的快速求解，比目前最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)還要快一千萬(wàn)倍，計(jì)算復(fù)雜度是谷歌超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)“懸鈴木”的一百萬(wàn)倍。與此同時(shí)，光量子計(jì)算研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建113個(gè)光子144模式的量子計(jì)算原型機(jī)“九章二號(hào)”，處理特定問(wèn)題的速度比超級(jí)計(jì)算機(jī)快億億億倍。

量子計(jì)算機(jī)資金投入情況分析

中央和省級(jí)量子計(jì)算機(jī)資金已經(jīng)投入超 15 億美元，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)已經(jīng)成為世界上主要的量子研究中心。迄今為止，中國(guó)擁有全球最大的已部署 QKD 網(wǎng)絡(luò)，并在先進(jìn)空間量子計(jì)算機(jī)通信技術(shù)方面繼續(xù)保持世界領(lǐng)先地位?！澳犹?hào)”衛(wèi)星和九章量子處理器是該計(jì)劃成功的標(biāo)志。

中國(guó)計(jì)劃支出的 10 億美元來(lái)自中央，5 億美元來(lái)自地方。據(jù)官方媒體報(bào)道，到 2022 年，量子計(jì)算機(jī)投資將達(dá)到近 150 億美元(1000 億元人民幣)。目前，正在建立量子計(jì)算機(jī)信息科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(NLQIS)的網(wǎng)絡(luò)。

量子計(jì)算機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀分析

中國(guó)量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了量子計(jì)算機(jī)性能超過(guò)谷歌 53 比特量子計(jì)算機(jī)的 100 萬(wàn)倍。量子力學(xué)通過(guò)百余年的量子計(jì)算機(jī)發(fā)展，量子計(jì)算機(jī)能解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無(wú)法解決的復(fù)雜難題，比如，量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力隨著可操縱的量子比特?cái)?shù)呈指數(shù)增長(zhǎng)。量子計(jì)算機(jī)利用萬(wàn)億次經(jīng)典計(jì)算機(jī)分解300位的大數(shù)需要15萬(wàn)年，量子計(jì)算機(jī)而利用萬(wàn)億次量子計(jì)算機(jī)只需1秒。

在2019年，Google創(chuàng)建了Sycamore，一顆包含53個(gè)量子比特的量子處理器，并使用量子計(jì)算機(jī)來(lái)運(yùn)行一項(xiàng)任務(wù)。據(jù)估計(jì)，這項(xiàng)任務(wù)需要一臺(tái)最先進(jìn)的經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)約1萬(wàn)年才能完成，但Sycamore在200秒內(nèi)完成了這項(xiàng)任務(wù)。

量子計(jì)算機(jī)是由傳輸信息的連線和處理信息的比特門的排列所形成的。量子比特門即邏輯門，實(shí)際上是通過(guò)一些么正變換，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)含有信息的量子比特從一個(gè)狀態(tài)變換到另一個(gè)狀態(tài)。量子計(jì)算機(jī)也就是說(shuō)量子比特門，就是量子力學(xué)中的么正算符。量子計(jì)算機(jī)正算符作用到量子態(tài)上，使量子計(jì)算機(jī)態(tài)按照要求進(jìn)行演化。

在2020年初，量子計(jì)算機(jī)演示只需消耗世界上最大的超級(jí)計(jì)算機(jī)大約萬(wàn)分之一的能量，性能卻超過(guò)了它們的1,000倍甚至更多，但是演示的應(yīng)用看起來(lái)更像量子計(jì)算機(jī)自測(cè)。如果量子計(jì)算機(jī)注定要成功，那么它們將通過(guò)提高相關(guān)性和通用性來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橛?jì)算優(yōu)勢(shì)已經(jīng)顯現(xiàn)。

隨著傳統(tǒng)計(jì)算模式的增長(zhǎng)正在趨近瓶頸，量子計(jì)算機(jī)需要找到一個(gè)新的計(jì)算模式，來(lái)解決傳統(tǒng)計(jì)算無(wú)法解決的問(wèn)題。這個(gè)新的計(jì)算模式，就是量子計(jì)算。由于量子計(jì)算的特性，“在不久的將來(lái)，量子計(jì)算機(jī)可以改變世界”已經(jīng)成為了共識(shí)。

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