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量子计算机到底有多牛？

发布：互联网
来源：互联网
时间：2018-03-19 18:42

    谷歌前日刚刚宣告快在2017年底前推出50个量子比特的计算机,中国科学技术大学3日就说,我先给你演示下10个量子比特的计算机.(注:量子比特数目越大,计算机运行速度越快.)青岛达内培训

    劳动节刚过2天,中科大潘建伟的团队在上海宣布,构建了10个超导量子比特的计算机.

    在业内人士看来,量子计算机将是计算技术的下一个里程碑,在全球主要国家和科技巨头已上演"量子争霸"的情况下,潘建伟团队的成果显示了中国在这一领域处于世界领先水平.

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    然而,对于大多人来说,量子计算机这名字实在是太陌生了.那么,什么是量子计算机?这台计算机长什么样,到底牛到哪个程度?它在我们日常生活中又能起到什么作用呢?

    量子将如何改变我们的生活?

    1982年,美国着名物理物学家理查德·费曼在一个公开的演讲中提出利用量子体系实现通用计算的新奇想法.紧接其后,1985年,英国物理学家大卫·杜斯提出了量子图灵机模型 .理查德·费曼当时就想到如果用量子系统所构成的计算机来模拟量子现象则运算时间可大幅度减少,从而量子计算机的概念诞生了.

    有人说,从电子计算机飞跃到量子计算机,无论生产、科研还是日常生活,世界将会经历一场颠覆性改变.通过量子计算机,我们可以把整个城市甚至整个地球上所有人的出行计划全部输入进去,它就能瞬间设计出出行路线,从而让人们彻底告别交通拥堵.那么,什么是量子计算机?它在我们日常生活中又能起到什么作用呢?来通过这个视频简单了解一下吧.

    中国科学技术大学教授朱晓波说,在我们生活的宏观世界里,物体的位置、速度等运动规律,都可以通过牛顿力学精确地测算.但在量子微观世界里,有着与宏观世界截然不同的规则.

    量子的神秘之处首先体现在它的"状态".在宏观世界里,任何一个物体在某一时刻有着确定的状态和确定的位置.但在微观世界里,量子却同时处于多种状态和多个位置的"叠加".

    量子力学的开创者之一、奥地利物理学家薛定谔曾用一只猫来比喻量子态叠加:箱子里有一只猫,在宏观世界中它要么是活的,要么是死的.但如果在量子世界中,它同时处于生和死两种状态的叠加.

    更为诡异的是,量子的状态还经不起"看".也就是说,如果你去测量一个量子,那么它就会从多个状态、多个位置,变成一个确定的状态和一个确定的位置了.如果你打开"薛定谔的箱子",猫的叠加状态就会消失,你会看到一只活猫或一只死猫.

    如果说一个量子已经很"奇怪",那么当两个量子"纠缠"在了一起,那种不确定性连爱因斯坦都受不了了.根据量子力学理论,如果两个量子之间形成了"纠缠态",那么无论相隔多远,当一个量子的状态发生变化,另一个量子也会超光速"瞬间"发生如同心灵感应的变化.

    而基于量子的叠加态与纠缠特性,量子计算机被认为将是威力的量子信息应用.此次亮相的多光子可编程量子计算机,就是探索之一.未来,其超级计算能力的实现,将为金融分析、气象预报、药物设计等大规模计算提供全新的方案.量子计算机还可以通过"模拟",来解决科学研究中的一些未解之谜.

    5月3日,中国科学技术大学陆朝阳教授(中)和学生们在中科院量子信息和量子科技创新研究院上海实验室检查光量子计算机的运行情况.

    何时飞入寻常百姓家?--10年内有望"实用化"

    量子计算机的问世,有助于解决现有计算机也难以解决的问题.

    市场也已闻风起舞,截至5月3日收盘,神州信息、浙江东方、三力士等10几只"量子通信"概念股的股价均有上涨.

    有业内人士表示,量子信息产业正处于萌芽期,未来颠覆力巨大.信息产业已成为各个国家重要的经济支柱,产值以十万亿级计算.而量子计算有望凭借颠覆式的计算能力、以及极低的能耗要求起到革命性的作用.安信证券称,量子信息技术的两大主流应用领域分别是量子通信和量子计算.其中,量子计算很有可能以其领先的数据处理能力,为人工智能的未来插上腾飞的翅膀.

    "10年内,超导量子操纵有可能做到100个粒子.到那时,它对某些特定问题的计算能力就可以达到目前全世界所有计算能力之和的100万倍,计算能力将会突飞猛进."中国科学技术大学潘建伟院士说,此外量子计算机能耗更低.

    专家认为,计算能力极限的大幅提升,意味着量子计算机可以分析更多数据.比如,实现精准的天气预报,躲避飓风海啸;计算优化的出行线路,让城市减少堵车;识别有效的分子组合,降低药物的研发成本和周期;甚至可以用于探索太空,较快辨别可能存有生命体的行星.

    潘建伟说,量子通信可以从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的安全性,从根本上解决信息安全问题.目前,量子保密通信已逐步进入产业化阶段,成为未来保障信息安全的"护卫舰".到2030年,或许人人家里都有一个"密钥机";新的量子材料可以改变电池技术,成百倍地扩大电池容量……面对变幻莫测的量子世界,从"被动观测"迈入"主动调控",人们期待着量子科技开启更美好的未来.

    全球首条量子通信商用干线全线接通

    随着上海段的漕河泾和大港2个量子通信中继站启用,全球首条量子保密通信商用干线--"沪杭干线"日前正式全线开通启用,杭州与上海之间量子安全级别的音频视频、电话会议、文件传输等信息通讯,已经成为现实.

    记者从承建方浙江神州量子通信技术有限公司获悉,这是继去年10月浙江段开通后,"沪杭干线"传来的又一重大利好.总长约260公里的"沪杭干线",总投资1.7亿元,途经上海秀浦路、漕河泾、大港、嘉兴东、桐乡、杭州6个中继站,它的启用被业内视作量子通信产业化时代到来的标志,同时拉开了量子通信产业市场化运营的序幕.

    量子通信是迄今为止唯一被严格证明"无条件安全"的通信方式.在量子密钥的分发过程中,每个信息都依靠单个光子传送,不可分割,不可克隆,可以抵御任何窃听,进而保证用其加密的内容不可破译.除了绝对的安全性外,量子通信还具有容量大、速度快等优点,代表了数据传输速度的未来方向,《"十三五"国家科技创新规划》将量子通信列入15个新部署的重大项目之一.

    目前,"沪杭干线"的用户是从上海到杭州沿线的政府、银行、企业等,他们对数据保密传输有较高要求,藉此获得安全性强、保密度高的专线数据服务.作为我国第一条商用量子通信干线,承建方又是来自桐乡的企业,"沪杭干线"的建设有利于加快推动浙江量子通信产业化,打造形成量子通信产业集群,对推动浙江经济转型升级、抢占量子通信产业制高点,培育高新技术产业及增长引擎具有极其重要的战略意义.

    "沪杭干线上设有6个中继站,其中,上海秀浦路是一个预留接入口,将联通科研性质的量子通信'京沪干线'."浙江神州量子的技术总监喻斌告诉记者,接下来,"沪杭干线"还将接入浙江更多的城市,最终形成沪杭广域量子通信网络,并与更多的地域干线和主干线联通,逐步形成一张四通八达的量子通信大网.

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