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5月30日上午，2023中關(guān)村論壇系列平行論壇——量子計算發(fā)展與未來論壇在北京開幕。上游新聞記者從論壇上獲悉， 中國科學(xué)院院士、中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院院長、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)常務(wù)副校長潘建偉發(fā)表視頻演講時表示，我國科學(xué)家已經(jīng)實現(xiàn)了255個光子的九章3號計算原型機(jī)，它針對特定問題的求解能力已經(jīng)比經(jīng)典的超級計算機(jī)快億億倍。在量子計算領(lǐng)域，希望在未來的5年可以達(dá)到對數(shù)百個量子比特的相關(guān)操縱，構(gòu)建專用的量子模擬器幫助理解一些復(fù)雜物理系統(tǒng)規(guī)律。比如高溫超導(dǎo)的機(jī)理，量子霍爾效應(yīng)等等。通過10～15年的努力，希望能夠操縱上百萬個量子比特，并實現(xiàn)量子糾纏初步構(gòu)建可編程的通用量子計算機(jī)。
部分性能強(qiáng)于經(jīng)典超級計算機(jī)億億倍
1981年，諾貝爾獎獲得者理查德·費曼提出了量子計算機(jī)構(gòu)想，如何把“構(gòu)想”變成現(xiàn)實一直是科學(xué)家們的夢想。目前，量子計算已被認(rèn)為可能是下一代信息革命的關(guān)鍵技術(shù)，可通過特定算法產(chǎn)生超越傳統(tǒng)計算機(jī)的算力，解決重大經(jīng)濟(jì)社會問題。因此，研制量子計算機(jī)成為世界科技前沿重大挑戰(zhàn)。2022年的諾貝爾物理學(xué)獎頒給了三位量子科技領(lǐng)域的先驅(qū)，以表彰他們利用糾纏光子實現(xiàn)了貝爾不等式的違背，并因此開創(chuàng)量子信息科學(xué)。
潘建偉介紹，在量子計算方面，實現(xiàn)通用的量子計算機(jī)還需要長時間的努力。為了確保該領(lǐng)域的健康發(fā)展，學(xué)術(shù)界微量的計算設(shè)定了三個發(fā)展階段。第一個階段是要實現(xiàn)量子計算的優(yōu)越性，量子計算系統(tǒng)對某些特定問題的求解速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了經(jīng)典超級計算機(jī)，展現(xiàn)出量子計算本身的優(yōu)越。第二階段是構(gòu)建了專用的量子模擬器，用來求解一些經(jīng)典計算機(jī)難以勝任的特定的復(fù)雜問題，比如高溫超導(dǎo)機(jī)制等。最后第三階段的目標(biāo)是希望在量子糾纏的幫助下，實現(xiàn)通用的可編程量子計算。
潘建偉表示，在2020年我國科學(xué)家實現(xiàn)了76個光子的量子計算原型機(jī)“九章1號”，“九章1號”在求解高斯玻色取樣的特定問題上，速度是當(dāng)時最快的經(jīng)典超級計算機(jī)的“5個數(shù)量級”。之后系統(tǒng)進(jìn)行了不斷的升級，近期已經(jīng)實現(xiàn)了255個光子的九章3號計算原型機(jī)，它針對特定問題的求解能力已經(jīng)比經(jīng)典的超級計算機(jī)快億億倍。在量子計算領(lǐng)域，希望在未來的5年可以達(dá)到對數(shù)百個量子比特的相關(guān)操縱，構(gòu)建專用的量子模擬器幫助我們理解一些復(fù)雜物理系統(tǒng)規(guī)律。比如高溫超導(dǎo)的機(jī)理，量子霍爾效應(yīng)等等。通過10~15年的努力，希望能夠操縱上百萬個量子比特，并實現(xiàn)量子糾纏初步構(gòu)建可編程的通用量子計算機(jī)。
量子計算云平臺“Quafu”已開放測試
中科院物理所研究員、北京量子院量子計算云平臺團(tuán)隊負(fù)責(zé)人范桁在演講時介紹，量子計算云平臺是量子計算綜合性能的展示，以互聯(lián)網(wǎng)云計算的形式，整合量子芯片、測控設(shè)備、量子操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件為一體，將量子算力提供給研究及測試者，是量子計算走向?qū)嵱没娜珬Ｊ郊夹g(shù)和基礎(chǔ)。
北京量子信息科學(xué)研究院聯(lián)合中科院物理研究所和清華大學(xué)，共同推出了“Quafu”量子計算云平臺，取意“量子未來”，上線三個超導(dǎo)量子芯片，三個芯片分別有136、18和10個量子比特，用戶可以自主選擇合適的芯片運(yùn)行量子計算任務(wù)。云平臺兼容國際通用的開放量子匯編語言標(biāo)準(zhǔn)，提供了圖形界面、量子匯編語言和客戶端三種提交量子計算任務(wù)的形式，方便用戶多種應(yīng)用需求。這三枚量子芯片分別擁有136個、18個和10個量子比特。長遠(yuǎn)來看，比特數(shù)越多，算力就越強(qiáng)，但在現(xiàn)階段則利弊兼有?！傲孔佑嬎闶菚鲥e的，而且錯誤率并不低?！狈惰旆Q，正因量子計算的準(zhǔn)確度達(dá)不到100%，芯片中的量子比特越多，算力雖然越強(qiáng)，但計算誤差也會隨之增大?！八阅壳捌脚_提供了三個選項，136個量子比特適合計算復(fù)雜的問題，但平均精度不算最好，10個量子比特算得較慢但精度高，用戶可按需選擇?！蹦壳埃摿孔佑嬎阍破脚_在平臺規(guī)模、單量子比特數(shù)量等指標(biāo)上，均處于國際第一方陣，并能實現(xiàn)18量子比特的全局糾纏，計算精度為世界前沿水平。
范桁介紹，“Quafu”量子計算云平臺已對國內(nèi)外用戶開放測試，有2000余名量子計算研究者和學(xué)生注冊，運(yùn)行量子計算任務(wù)50余萬次，顯示其運(yùn)行穩(wěn)定高效。對于普通用戶，該系統(tǒng)免費開放。在該平臺上，用戶可以根據(jù)自己的需求編寫程序，其不僅兼容了國際通用的開放量子匯編語言標(biāo)準(zhǔn)，還提供了圖形界面，只需要動動鼠標(biāo)就能便捷編程。
（文章來源：上游新聞）
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