中国量子计算机和美国的差距(世界量子计算机发展到什么水平)

网友提问:

现在中国和美国的量子计算机发展谁更优秀一?

优质回答:

不过美国在这方面的研究并不落后于我国,就在11月15日,美国IBM(美国国际商用机器公司)创造出了世界上信息量最大的超导量子计算机“鹰”,其处理器的量子比特串联了127个量子比特,比同路径的我国的可编程超导量子计算原型机“祖冲之二号”量值比特数(66个)多了近一倍,成为当今世界正在研发中的性能最强大的超导量子计算机。

超导量子计算技术是目前最有前景的量子计算发展路径,操作时量子相干时间比较长,用微波就可以有效的操控,制造方面也和现有半导体工艺比较接近,量子比特间的关联也相对比较容易。但是每个量子比特想要完全操作一致,使其都达到很高的性能是很困难的,而且超导量子需要在极低温环境下工作。

目前还没看到这台超导量子计算机的性能参数,但专家称与性能呈线性增长的经典计算机不同,在超导量子计算领域,每增加一个量子比特,就代表着在计算性能方面向前迈出一大步,因为增加一个量子比特基本就会让量子处理器的潜在性能翻上一番,“鹰”比我国的祖冲之二号的量子比特多了近一倍,高达61个,算力增加的倍数十分庞大,而我国“祖冲之二号”在求解“量子随机线路取样”任务方面的速度就已经是目前全球最快的超级计算机的1000万倍以上了。

所以,研制出超过100个量子比特的超导量子计算机的意义是十分重大的,但是量子比特是极难制造的,需要用巨型低温制冷器才能保证超导量子计算机的正常运行。“鹰”处理器的芯片是在位于美国纽约州的IBM的工厂制造的,此次制造的量子芯片使用了新技术,而随着量子计算机在制冷器和控制系统等领域取得新的进展,这些新技术最终会增加量子比特数量。

IBM的鲍勃·苏托就称这表明这项技术具有可拓展性,人类将有足够的计算能力来解决有趣的问题,这也是超导计算技术通往更强大机器的铺路石,“鹰”处理器是通往更大量子计算信息量的踏板。而IBM高层已经表示希望明年展示能运行433个量子比特的“鱼鹰”处理芯片,并且打算在2023年推出能运行1121个量子比特的“秃鹰”量子芯片。

由此也可见,美国在量子计算机的研究上正在加快脚步,我们也不能松懈,毕竟拥有“量子霸权”是可以拥有降维打击能力的,容不得我们懈怠。

参考消息:

《光明网》11月17日文章《最强超导量子计算机“上新”了》

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我国光量子计算机绝对领先地位,超导量子计算机紧跟美国

无意中发现这个话题,现在回答起来有底气多了,原因就在于今年12月4日,我国的宣布的可以说是震撼性的量子计算机“九章”。他由中科大潘建伟团队、中科院上海微系统所和国家并行计算机工程技术研究中心联合研制。在解算某些算法上速度要比美国谷歌的超导量子计算机“悬铃木”快100亿倍,显然有“九章”作为支撑,这样回答也硬气多了。

实际上量子计算机有两条途径,光量子计算机和超导量子计算机,两者可以说是完全不同的科技线。超导量子计算机是以超导体内的电子作为量子比特,这种方式量子可控性强,可编程性能好,可依托现有成熟集成电子工艺。但缺点是量子比特必须要在接近绝对零度的真空环境下运行,这就导致超导量子计算机拓展困难,对于制冷依赖太大。

而光量子计算机则是用光子作为量子比特,他具有量子比特加载信息量大,干涉时间长,取样速度快等优势。缺点需要光学和观测设备结合,体积庞大,逻辑编程困难等。整体上说光量子计算机更适合作为超算,很难做小,而超导计算机商业化前景广阔,但很难做大。

这就导致美国的量子计算机是集中在超导量子计算机领域,因为其研发的主力是牙膏厂(Intel)、农企(AMD)、微软、IBM和谷歌这样的大公司。光量子计算机短时间内不具备商业价值,他们的董事会不感兴趣。微软在十年前就想搞,但很快放弃,现在是一些想做新马斯克的科创概念公司在搞,今年新成立了个PsiQuantum,宣称要在5年内搞出100万量子比特的超级光量子计算机,还顺利的融资2.3亿美元。对于大多数企业董事会来说,虽然超导量子计算机在运算效率和容错率等方面不如光量子计算机,但对比传统芯片依然是碾压级优势。早日打通普及应用化市场,其中的经济利益无疑是巨大的。

我国在这方面则是社会主义制度的优越性体现,光量子计算机短时间内没有商业前景,经济账上要亏本。但这条科技树前景不错,给国家做超算帮忙搞科研一级棒,那么没关系,只要长期上对国家有利,这笔钱国家就投了。另一方面,我国在光量子领域研究是无可争议的领先地位,当年墨子号量子试验卫星就是以光量子作为载体,因为墨子记载了进行最早的小孔光学成像实验。现在量子通讯专线同样是以光量子作为载体,这方面潘建伟团队真的功不可没。

而我国在超导量子计算机方面也有布局,中科大、浙江大学为载体。这方面同样商业化的多,像中科大成立本源量子并上市,浙江大学则和阿里巴巴合作。本源量子已经打造出6比特的夸父KF C6-130超导量子处理器,今年宣布计划明年年底推出60比特的悟源超导量子计算机,并计划以此打造量子云计算平台。超导量子计算机虽然要求的绝对零度个人电脑端很难实现,但如果作为云计算平台完全可以实现商业化运营。这方面光量子计算机由于编程困难,更多的适用于专业科技计算等领域。

所以在量子计算机方面,我们是既有国家队,也有企业队。光量子计算机没有对手,我们既领先,国外也没公司愿意搞。超导量子计算机方面要比美国落后,但也落后不了多少。

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没办法,基础理论还是他们厉害,这是他们的优势,咱们只能在某些方面闪了一下光而已。

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