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量子计算
量子计算
量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。对照于传统的通用计算机,其理论模型是通用图灵机;通用的量子计算机,其理论模型是用量子力学规律重新诠释的通用图灵机。从可计算的问题来看,量子计算机只能解决传统计算机所能解决的问题,但是从计算的效率上,由于量子力学叠加性的存在,某些已知的量子算法在处理问题时速度要快于传统的通用计算机。
  • 原子级存储、类脑智能、量子计算,ieeeai计算研讨会精华
    芯东西() 编译 | 高歌 编辑 | 云鹏 芯东西1月21日消息,EE Times回顾了第三届IBM IEEE CAS/EDS人工智能计算研讨会的相关内容。研讨会主题为“从原子到应用(From Atoms to Applications)”,覆盖了AI与微生物、原子级存储材料、逆向工程视觉智能、迁移学习、边缘AI、神经系统AI、量子电路与光子计算等内容。 本次研讨会由IBM研究部(IBM Research)、美国电气和电子工程师协会(IEEE)下的电路与系统协会(Circuits and Systems Society)和电子设备协会(Electron Devices Society)一同举办。 加州大学圣地亚哥分校(University of California San Diego)的首席顾问罗布·奈特(Rob Knight)谈到了“使用人工智能来了解人类微生物群及其在COVID-19中的作用”。 他在研究中发现人类微生物群落拥有极其复杂的基因和细胞集合,其数量甚至超过人类本身的基因和细胞,这一发现正在重新定义人类的概念。奈特表示,处理如此复杂的数据需要人工智能技术。 奈特强调了该大学和IBM之间名为“人工智能带来健康生活”的合作项目,介绍了微生物群落在医疗健康技术中的应用。 这一合作项目旨在了解人类微生物群落,并发现它如何随着年龄和疾病而变化。其目的是通过制定饮食、生活方式和药物治疗策略等方式,使人类能够最大程度地保持健康。 为应对新冠病毒大流行,奈特教授及其团队目前正在研究微生物群落在易感人群(包括老年人和具有特定微生物组相关疾病的人群)患病时的作用。这项研究将普遍适用于其他疾病,并将有助于衔接传染病和慢性疾病领域的研究。 一些研究人员正在研究可以应用于人工智能设备中的原子材料。在一场题为“原子级存储:从单一缺陷到模拟开关和计算(Atomic Memory: From Single Defects to Analog Switches and Computing)”的演讲中,德克萨斯大学奥斯汀分校的Deji Akinwande教授专注于超薄二维纳米材料中的存储效应。 该教授表示,这一发现可以为电子工程技术的进步与发展提供巨大的帮助。基于二维材料的非易失性存储器件目前有一些缺陷,但也是一个快速发展的领域。 Akinwande的发言突出了其团队在单层存储器(原子电阻)方面的开创性工作,这将有利于零功率器件、非易失性RF开关和神经拟态计算中忆阻等技术的实现。 人脑和认知科学的研究人员正致力于研究逆向工程人类思维及其智能行为。该研究领域还处于起步阶段,正向工程方法的目标是在人工系统中模拟人类智能。 James J. DiCarlo是麻省理工学院智力探索项目的联合主管,也是麻省理工学院人脑研究所的研究员,他就这项工作的一个方面发表了一篇论文《逆向工程视觉智能(Reverse Engineering Visual Intelligence)》。 DiCarlo预测,通过将人脑和认知科学家的努力与模拟智能行为的正向工程紧密结合,或许可以解决人类智能逆向工程的挑战。 如果这种方法能够发现合适的神经网络模型,这些模型不仅将拓展我们对复杂人脑系统的理解,而且将形成下一代计算和人脑接口技术的基础。 讲座的重点是视觉对象的分类和检测。DiCarlo指出,大脑、认知和计算机科学的工作融合在一起,形成了能够支持这类任务的深度神经网络(DNN)。 这些深度学习网络不仅在许多图像处理上能达到人类的表现,而且能根据灵长类动物视觉系统的内部工作模式进行建模,并在很大程度上可解释和预测。 然而,目前灵长类视觉系统的表现依旧优于当代人工深度神经网络,这表明在人脑和认知科学领域还有更多的内容值得科学家们研究。 Facebook人工智能研究中心的研究总监劳伦斯·范德马滕(Laurens van der Maaten)发表了名为《弱监督学习预训练的局限性(Exploring the Limits of Weakly Supervised Pretraining)》的演讲。 他指出,用于各种任务的最先进视觉感知模型都依赖于监督预训练(supervised pretraining)。按照ImageNet分类,这些模型事实上的预训练任务现在已经有将近10年的历史了,其预训练任务的数量级比较小。 所以在数量级较大的数据集很难进行收集与整理的情况下,我们对使用大几个数量级的数据集进行预训练依旧比较陌生。 在范德马滕的演讲中,也讨论了一项关于迁移学习的研究。该研究着眼于训练用来预测数十亿张社交媒体图片上的话题标签的大型卷积网络(large convolutional networks)。 迄今为止,该研究取得了比较好的成绩,通过对数个图像分类和目标检测任务进行了改进,ImageNet-1k单一因素验证准确度达到85.4%。 边缘AI是指在硬件设备上本地处理的AI算法,可以在没有网络连接的情况下处理数据。 专注于计算机安全硬件服务的Borsetta公司首席执行官帕梅拉诺顿(Pamela Norton)以《用可靠的智能芯片保障边缘AI的未来(Securing the Future of AI on the Edge with Intelligent Trusted Chips)》为主题,拉开了研讨会第二天的序幕。 诺顿提出了一个实现这一目标的框架,该框架将为这个新兴领域的所有参与者创造机会。他认为通过将智能芯片迁移到边缘的同时,融合人工智能并且开发新的计算处理方式可以保障用户安全与隐私。 对于神经可塑性的研究,尤其是研究生物神经系统改变的能力,可以为人工智能系统设计提供许多新的思路。然而,生物神经系统与人工智能系统设计的学科交融还处于起步阶段,因此在设计能够支持异质可塑性的神经拟态系统还存有关键的知识鸿沟。 矩阵人工智能联盟(Matrix AI Consortium)的主任、德州大学圣安东尼分校的教授迪瑞莎·库迪蒂普蒂(Dhireesha Kudithipudi)在《神经启发的人工智能:紧凑和弹性的边缘模型(Neuro-Inspired AI: Compact and resilience for the Edge)》中谈到了这个话题。 她介绍了最近由德州大学圣安东尼分校的神经拟态人工智能实验室(NAUI)开发的机内学习系统(in-silico learning system)。 基于CMOS/忆阻器结构,该系统模拟了一种仿生序列记忆算法,其灵感来自于具有完整结构和内在可塑性机制的大脑皮层。 该系统的合成突触表示支持紧凑型存储的动态突触通路,使用忆阻器的物理行为模拟突触通路的结构可塑性,并通过可自定义的训练方案实现突触调控。 在过去的几年里,量子计算已经超越了实验室环境,并通过云访问技术得到了加速发展。 这种新的计算模式使用了原子操纵信息所遵循的物理规则。在这个层面上,量子计算机执行量子电路,就像计算机执行逻辑电路一样,但通过使用量子态的叠加、纠缠和干扰等物理现象来执行数学计算,即使是最先进的超级计算机也做不到。 IBM研究员、IBM Quantum副总裁杰伊·甘贝塔(Jay Gambetta)在题为《量子电路和云量子技术的未来(Quantum Circuits and the Future of Quantum Technology in the Cloud)》的演讲中介绍了量子计算发展路线图。 他概述了IBM提高超导量子比特系统设备性能的努力,表明其目的是生产出更高保真度的量子电路,并解释了IBM是如何将电路计算与量子应用联系起来。 杰伊提出相应的前沿研究、系统和软件正在扩展学科前沿,并得到了不断增长的量子计算科研人员支持。 研讨会的最后一场演讲着眼于《光子计算解锁革命性的人工智能(Unlocking Transformative AI with Photonic Computing)》。 最近的人工智能模型,如OpenAI的GPT-3自然语言处理(NLP),创造了一系列过去10年未有的机会。但是使用这些模型需要大量的计算能力。 法国初创公司LightOn的首席技术官和联合创始人,同时也是巴黎Diderot大学教授的Laurent Daudet。他介绍了该公司的未来人工智能硬件如何应对一些最艰难的计算挑战,并描述了LightOn的光学处理单元(OPUs)是如何无缝集成到混合光子学/硅管道,加速先进的机器学习算法。 研讨会最后就“未来哪种人工智能计算方式将会占据主导地位?“进行了讨论,讨论由IBM T.J. Watson研究中心的经理和研究员Arvind Kumar主持。 讨论小组邀请了安全、模拟人工智能、光子计算、脑科学和量子计算等领域的专家从不同方面进行探讨。 一开始专家们认为各种方法各有好处,最后也一致同意将来很可能没有哪一种方法会占主导地位,因此需要在各种AI计算方法之间进行安全转换的异构计算。 本次研讨会由IBM与IEEE CAS/EDS联合主办,体现了IBM等企业高校在人工智能、云计算、量子计算和安全等领域的最新研究进展。据统计IBM在2020年共获得9130项美国专利,连续第28年蝉联美国专利榜冠军。 这次的研讨汇聚了很多在前沿研究领域有所成就的梦想家、科学家和创新者,用两天的研讨会向我们展现示了人工智能未来的挑战和研究方向,也展现了这些科研人员的努力与追求。 原文章作者:一点资讯,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
    发表于2 小时前
    最后回复 益玮琪 2 小时前
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  • 量子文明,生活计算量子化,第一性原理的应用,虚拟现实的证据
    这几天在看马斯克的成功经验,他灵活的运用了第一性原理来做事业的发展。他的成功有目共睹,再看其第一性原理的活学活用,充分体现了量子化生活的意义和重要性。个人的学历有限,对于物理和数学也在慢慢学习中,具体计算公式、方法也没有深入了解,只是能大概粗略的了解一些原理和基础含义。后面写的也大部分是粗略的应用,而非精确的计算! 继续阐述量子文明特点,首先要明确的是量子计算是超级算力,社会行为、人类行为量子化有助于更科学的促进社会组织发展!我们这个世界的本质是一个超强算力的量子计算机系统,也可以说一切都是虚拟的,一切都是信息,一切都是能量,一切都是量子!明白这些道理,仔细研究量子规律、量子计算等等并灵活运用到具体生活中,这是接近真相的。 前文也说了,量子弦的本质是念头,人类等有情生物的念头,每个人念头不同,呈现的生活方式不同,执行的程序不同,有着不同的结果。大家都知道我们人类设计的二进制计算程序都分主程序、子程序,还有主机、服务器、操作系统、网络结构、边缘计算等等,宇宙大量子超算也是如此,我们地球人类属于一个低级的边缘计算系统或者子程序计算系统。这个系统目前很多还处于分子计算系统模式中,也就是说物质生活对我们影响还不少,文明进步要往量子化方式发展!量子计算机的出现也标志着我们正踏在量子文明的门坎上! 再说量子计算系统的具体证据,这涉及到经常讨论的维度问题,也涉及到人们对硅基计算机ai的担心问题。在这里直接说明硅基计算系统其实是二维文明,是二进制,他的自由度才两个方向,而人类文明处于三维时空,自由度有三个方向,每个电子有三个空间变量函数,是三进制数制系统。我们破坏一台计算机就是最直接的降维打击,不管这个系统有多厉害的防火墙软件。当然这个降维打击只是一种说法,理性的人不会故意去破坏一台电脑的。人类也正是有了硅基计算机网络才发展如此迅速,这是二进制和三进制综合成e进制,效率大幅度提高的结果!目前二进制互联网高速发展建设,这是三进制量子计算系统进化演化的成果,人类所说的虚拟现实即是真实又非真实!重要的是人类要考虑三进制量子化计算系统的进化优化,量子化生活应用!从而提升系统效率! 原文章作者:和合小弦,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
    发表于4 小时前
    最后回复 呆贺兖 4 小时前
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  • 量子计算机“九章”:比普通电脑快百亿倍,传统电脑会消失吗
    2020年,是中国科技史上一次完美的反超。在这一年中,中国多个领域的科学成果,都在发生翻天覆地的改变,而量子计算机,就是其中一个。 12月4日,中国科学技术大学宣布,潘建伟团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作,成功构建出76个光子的量子计算原型机“九章”,求解数学算法的高斯玻色采样问题,并在线发表论文《用光子使用量子计算优越性》,成功宣告中国成为获得“量子优越性”的第二个国家,而“量子优越性”,还有另一个说法,叫做“量子霸权”。也就是说中国是第二个拥有“量子霸权”的国家,仅次于美国。 那么这个“量子霸权”到底有什么用呢?量子计算机能够代替传统计算机吗?量子计算机到底是什么东西? 这是一类遵循量子力学规律,并可以进行高速数学和逻辑运算、存储以及处理量子信息的物理装置。当某个装备处理和计算的量子信息,运行的是量子算法时,它就是量子计算机。和普通的计算机相比,你可以将它理解成用量子力学规律来进行高速运算的计算机,同时拥有运行速度快,处理信息能力较强,应用范围较广的特点。 它的运行速度到底有多快呢?以这次潘建伟教授团队研发的“九章”来说,九章这次解决的问题叫做“高斯玻色采样”。相信不少人都知道高尔顿钉板,它是由英国生物统计学家高尔顿设计,一个用来计算随机概率的设施。 在一块钉板上,在相同距离钉上钉子,使所有的钉子彼此间的距离都保持相等,然后在正中间入口处放上玻璃球,小圆球在向下降落的过程中,碰到的钉子皆会以1/2的概率,向左或者向右滚动,然后再碰到下一层的钉子,继续向左或者向右滚动,一直到滚到底板下面的位置。 而高斯采样就是将许许多多的小球,不断放入,去研究它们最终会在底板每个格子出现的概率,即所谓的研究随机现象的模型。而玻色是什么呢?它是指量子计算机将小玻璃球换成各种玻色子,例如这次“九章”采用的就是光子,成功采取5000万个样本的研究数据。 不要小看这个问题,如果我们采用的是传统计算机来计算这个问题,那么普通计算机是需要上百亿年才能成功计算出结果。而如果采用的是目前世界上最快的超级计算机“富岳”来说,同样也需要6亿年的时间才能解答这个问题。但“九章”呢?它仅仅只需要200秒的时间,就将所有样本的输出结果进行统计计算。 速度到底有多快不用说明了吧。如果不理解,我们再来说说美国。2019年, 谷歌发明的“悬铃木”量子计算机,让美国成为首个获得“量子优越性”的国家。这是一个采用53个量子比特的计算机,针对的是随机线路取样的问题。这个问题简单来说,就是一个人走到一个路口,有向左和向右的两条道路,不管是向哪边走,依旧会出现向左和向右的两条岔路,以此去观察最后的结果。 对于这个问题,“悬铃木”同样只用200秒就完成100万次的取样,如果采用当时世界上最快的超算“顶峰”来说,需要2天半的时间才能计算出来。值得一提的是,这次我们发明的“九章”,如果以计算速度而言,是要比谷歌的“悬铃木”要快上100亿倍。 不过也只是按照理论来说,因为两者面对的问题不同,两者采用的量子比特不同,很难评价到底是谁的性能更好一些。如此快速的计算能力,不难理解为什么各国要研究量子计算机了吧? 在未来世界,当人们解决量子计算机在逻辑计算的限制后,带来的是难以想象的高效计算能力。 但量子计算机太抽象,因此从很难被人们认可。很多人就在疑惑一件事,量子计算机会不会取代传统计算机,会不会以后我们打游戏、看视频,都是用量子计算机来进行操作的。对于这个问题,就目前来看是完全不可能的。 因为量子计算机如今更多的职责,是解决那种人类和传统计算机难以完成的高效运算和信息处理的问题。但未来会怎么样,目前其实还不好说,可能会取代也可能不会取代。为什么这么说呢? 首先我们得理解,传统计算机和量子计算机的差异性。学过计算机知识的人都应该知道“比特”是什么,说的其实就是信息量单位,也就是二进制数字中的“位”。二进制,是计算机最基本的工作原理,而每一个“0和1”都是一个“位”。就比如32位计算机的CPU,说的就是和这个CPU一次最多只能处理32位数据。 而量子计算机也是如此。不过它最基本的单位不是“比特”,而是“量子比特”,目前对于这个东西还没有一个明确的定义,但简单来说,就是用量子态的物质来做基本单位。如此一来,它计算时还需要结合量子的各种状态,笼统说起来,比特的状态是唯一的,但量子比特是允许在同一时刻拥有两个状态的叠加,这是量子计算的基本性质,可以理解成,它是“薛定谔的比特”。 不过和传统计算机相比,量子计算机如今的限制很多。目前全球还没有一个严格意义上的量子计算机,就是“九章”,其实都只是原型机。因为量子计算机需要满足4个条件。一是用这个物理体系可以表示量子比特;二是可以把量子比特制备到特定的初始状态;三是可以把这个体系按照期望的方式进行变化;四是可以测量体系的输出。 因此现如今的量子比特,往往都局限在光学、离子阱、超导和核磁共振,我们的九章就是采用光学,而悬铃木则是采用超导。因此,量子计算机距离实用还十分遥远,即便他拥有难以想象的运行速度,但我们如今是无法拿来使用的,只能用来计算一些问题。 因此 ,如果你问量子计算机打游戏会卡吗?只会让人啼笑皆非,现如今的量子计算机,更被科学家关注的,其实是它解决的问题是什么,就比如这次的“高湿玻色采样”。 但你也别以为,量子计算机就没有用了,它未来的前景是无限光明的,并且就对现阶段而言,它体现的还是中国技术的突破。一个是证明,我国掌握现如今的最强能力的量子光源;一个是证明,我国掌握现如今最强大的干涉技术;一个是证明,我国掌握微观粒子的高精密操控技术。还有就是上海微系统所研发的探测器,也代表的是现如今的最高技术水平,都是在表达,中国量子技术上的成功和突破。“九章”的研发成功,让中国在量子领域处于优越地位。 对于量子的东西,对于我们普通人而言是十分抽象,但它确实关系着许多科学问题和技术难题。许多人类至今无法解决的问题,以后都得靠量子计算机来进行。如果我国能够一直保持领先,我们的科技水平也将迅速提高,现在你还会觉得量子计算机没有用吗? 原文章作者:环球六处,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
    发表于13 小时前
    最后回复 廓饪 13 小时前
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  • 金融业的春天!量子计算,助力数字货币基础设施建设
    图为世界金融中心华尔街 一直以来,金融业与计算机行业就存在有利可图的关系,澳洲联邦银行的研究人员表示,他们已经在利用量子计算机进行优化投资组合再平衡策略的试验,这项研究有助于我们理解量子计算未来在金融服务公司的巨大潜力。 在过去十年的大部分时间里,一些华尔街金融巨头通过复杂算法进行交易的次数远远多于人类。现在大银行已经将目光投向了这一项前沿技术——量子计算。 图为量子计算在金融高频交易中的应用 什么是量子计算机? 这是物理学家费曼(Feynman)1981年在麻省理工学院举办的第一届物理学计算大会上提出的想法,即量子力学的反直觉特性能够让量子计算机执行一些非数学机器无法做到的事情。像谷歌和IBM这样的计算领域里的巨头企业,以及一群规模较小的竞争对手,现在正在建造和完善量子计算机的硬件。 量子计算的基础是微观粒子的不确定性,既是0又是1这两种状态并存,就是我们通常所说的量子叠加状态。量子计算机的运行模式就是对每种并行的状态进行处理演化,假设现在有500原子,按照这种计算方式持续下去,最终的原子总数已经超越了地球原子的总和。可以说它已经摆脱了宏观经典物理学的限制。 根据西班牙对外银行的一项研究表明,量子计算机可以提高信用评级,发现套利机会并加速“蒙特卡洛”模拟,来发现金融市场中存在的套利机会。 图为中国“九章”量子计算机 量子计算机在金融上的应用 由于量子计算机不受传统的0和1二进制的限制,可以同时是0和1状态的结合体,所以它能够以超乎想象的速度进行极其复杂的计算,已经超过了世界上绝大多数计算机的能力范围。 从世界各国公开的信息来看,我们所熟知的数字货币每天在流动、支付和结算的过程中,每一次都会有财产权属的变化,这与现金之间的结算有很大的不同,牵扯到数据的处理量、安全性和及时性,而量子计算将对各国的数字银行基础设施建设有很大的帮助。 随着量子科技的进一步发展,对于金融机构、科技企业乃至政府都应该有前瞻布局,深度参与。事实上,我国的量子计算已经是处在世界较为先进水平,专用型“九章”量子计算机未来将会向前发展为通用型,将会更深一步融合到金融业当中去。(清风) 原文章作者:漫聊新科技,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
    发表于昨天 17:34
    最后回复 癌忆筏 昨天 17:43
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  • 【业内热点】消息称特朗普将提议大幅增加AI与量子科学研发资金
    新浪科技讯 北京时间2月9日早间消息,据外媒报道,知情人士说,白宫周一将在其2021年预算提案中提议大幅增加美国政府在人工智能和量子信息科学研发方面的开支。 特朗普政府希望国会到2022年将人工智能研发经费的支出从9.73亿美元增加一倍至近20亿美元,并在两年内将量子信息科研的支出增加一倍至8.6亿美元。 白宫顾问、美国首席技术官迈克尔克·拉齐奥斯(Michael Kratsios)拒绝证实此消息,但他在一份声明中表示,预算将“确保美国在人工智能和量子等关键技术领域继续领先世界。美国的经济力量和国家安全有赖于此。” 作为支持未来产业的一部分,白宫还致力于推动量子信息研究。量子计算目前仍处于初级阶段,它的发展目标是最终能够比当前的量子机理超级计算机运行速度快上数百万倍。 这些研发投入尚不包括国防部的一些研究项目在内。官员们说,这次研发投入增加是为了跟上中国的步伐。据消息人士透露,周一的预算提案将包括美国国家科学基金会(NSF)增加70%的人工智能相关拨款和跨学科研究机构,增至8.5亿美元以上,以及NSF对量子信息科学的资助大幅增加。 白宫还将提议为其他一些联邦机构提供额外资金。 与此同时,一位消息人士称,白宫将再次提议全面削减联邦研发支出。政府去年提议1341亿美元,但最终国会批准了1559亿美元。预计政府将在2021年预算中提出1422亿美元的总体研发资金。 去年2月,美国总统特朗普签署了一项行政命令,要求联邦机构在人工智能的研究、推广和培训方面投入更多资源和投资。 白宫去年表示,对人工智能的投资“对创造未来的产业至关重要,比如自主汽车、工业机器人、疾病诊断算法等。” 专家表示,量子计算可能对医疗、通信、金融服务、交通、人工智能、天气预报等领域产生重大影响。 原文章作者:ChinaAET电子技术应用,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
    发表于昨天 01:49
    最后回复 罗燕岚 昨天 01:49
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  • 法国跃居世界第三,142亿的量子计划
    法国当地时间1月21日,法国总统埃马纽埃尔·马克龙宣布了一项价值18亿欧元(约合人民币142亿)的量子技术五年投资计划,他表示此举将法国跻身于量子领域的“世界前三”之列。 这18亿欧元的预算,将划拨给法国的研究中心、初创公司和工业集团。 马克龙在访问了法国巴黎纳米科学与技术中心(C2N)后表示,有了这笔18亿欧元的公共和私人基金(其中10亿欧元直接来自于国家),法国至少能列入世界前三。 图1|马克龙访问C2N(来源:Le Monde) 此外,据法国当地第二大全国性日报《世界报》(Le Monde)报道,马克龙宣布的封套中还包括欧洲信贷2亿欧元和私人部门的5.5亿欧元。 报道中提到,通过这项投资计划,法国用于发展量子技术的公共资金,将从每年6000万欧元,增加至每年2亿欧元。而这一点的确使法国位居世界第三,仅次于中国和美国。 1. 国际竞争 法国计划在2023年之前,制造出第一代通用量子计算机原型。虽然不是一台“真正的”量子计算机,但也是必经之路。 这也是相当于创造出了一个行业。到2030年,量子领域将直接提供1.6万个工作机会。例如,在将来,企业可能会需要一个制冷专家来协助操作量子计算机。 量子计算引发了一场真正的国际竞争。 2. 法国的量子计划 自此相当于法国正式启动量子计划,而法国的量子计划将重点研究量子计算机,同时进行量子传感器和安全量子通信的开发。 法国拥有著名物理学家如Alain Aspect、Serge Haroche;大型企业如Atos、Thales;还有一些初创公司,且具备世界级别的量子生态系统。 图2|马克龙访问Atos(来源:Quantonation) 但是,研究经费不足一直是一个严重的弊端,这点也促使大量研究人员移居国外。 因此,在如此激烈的国际竞争背景下,法国量子计划的大部分资金,将划拨给研究和学术机构。 这18亿中,有3.5亿将用于开发量子模拟器,有4.3亿将用于开发量子计算机。 其他的部分:2.5亿用于传感器、1.5亿用于后量子密码学、3.2亿用于量子通信及其他相关技术。 3. 方兴未艾 可以理解,法国不想错过量子技术的先机。在打下技术产业的基础后,法国可能会在新的十年中,实现更多的突破。 此笔资金显然是为了加速科研进程,同时也是为了避免人才外流的情况发生。马克龙昨日上午表示,法国需要保留自己的人才连同某些技术,以免依赖于竞争国。 图3|现场宣布法国量子计划(来源:Quantonation) 最后,法国表示准备增加昨日刚刚公布的预算。因此,尽管包含欧洲信贷基金,但这可能会是一个规模大得多的量子计划。 #法国##量子##财经头条##科技头条##知识分享# 关注@量子客,获取量子领域一手资料 原文章作者:量子客,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
    发表于前天 20:08
    最后回复 破叩 前天 20:08
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  • 物理学家首次捕捉到量子纠缠的图像
    在20世纪30年代,理论物理学家阿尔伯特·爱因斯坦的相对论帮助建造了量子力学领域。爱因斯坦想创立一个更完整的粒子活动理论,却被量子纠缠的前景所震惊——这是他所描述的“遥远的恐怖行动”。 尽管爱因斯坦很担心,但量子纠缠已经成为量子力学中被接受的一部分。如今,格拉斯哥大学的一个物理学家团队有史以来第一次拍摄了一种量子纠缠形式的图像(又名钟纠缠)。他们设法捕捉到了即使爱因斯坦也感到困惑的现象的第一个视觉证据。 2019年7月,格拉斯哥大学早期职业研究员保罗·安托恩·莫罗博士领导的格拉斯哥物理学院的多名研究人员在《科学前沿》杂志上发表了这一发现,论文题为“成像钟型非局部行为”。 注:量子纠缠可视化。图片来源:探索新闻。 量子纠缠是相互作用的两个粒子可以保持连接的现象,无论它们相距多远,都同时共享彼此的物理状态。这种联系是量子力学的核心,尽管它违反了当地现实主义的概念和狭义相对论的许多元素。 1964年时,约翰·贝尔爵士对以前理论家的研究进一步扩展,提出非局部相互作用的概念,并描述了量子纠缠的一种强烈形式,被称为钟纠缠,这一概念应用于多种科学领域,如量子计算、密码学等。 然而在2019年之前,人类从来没有捕捉到这一图像。正如莫罗博士在格拉斯哥大学的新闻稿中所说: “我们设法捕捉到的图像是自然基本属性的优雅展示,是第一次以图像的形式出现。这是一个令人兴奋的结果,可以用来推进量子计算这一新兴领域,并促进新类型成像的发展。” 为了获得成像,莫罗博士的研究团队设计了一个系统,其中一些照片是从量子光源发射,然后通过一系列“非常规物体”(液晶材料)获得的。当光通过时,这些材料改变了光子的相位。 注:量子纠缠。图片来源:香港科大物理系 该装置还包括一个超敏感相机,可以检测单个光子并捕获它们的图像。然而,相机被编程为同时看到一个光子和它的纠缠光子时才可以拍摄。在这样的过程中,实验有效地创造了两个光子纠缠的可见记录。 本研究结果为钟纠缠的量子成像技术开辟了全新的世界,它对量子信息领域也产生了影响(即量子计算和密码学)。 相关知识 在量子力学里,当几个粒子在彼此相互作用后,由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质,无法单独描述各个粒子的性质,只能描述整体系统的性质,则称这现象为量子缠结或量子纠缠(quantum entanglement)。量子纠缠是一种纯粹发生于量子系统的现象;在经典力学里,找不到类似的现象。 假若对于两个相互纠缠的粒子分别测量其物理性质,像位置、动量、自旋、偏振等,则会发现量子关联现象。例如,假设一个零自旋粒子衰变为两个以相反方向移动分离的粒子。沿着某特定方向,对于其中一个粒子测量自旋,假若得到结果为上旋,则另外一个粒子的自旋必定为下旋,假若得到结果为下旋,则另外一个粒子的自旋必定为上旋;更特别地是,假设沿着两个不同方向分别测量两个粒子的自旋,则会发现结果违反贝尔不等式;除此以外,还会出现貌似佯谬般的现象:当对其中一个粒子做测量,另外一个粒子似乎知道测量动作的发生与结果,尽管尚未发现任何传递信息的机制,尽管两个粒子相隔甚远。 阿尔伯特·爱因斯坦、鲍里斯·波多尔斯基和纳森·罗森于1935年发表的爱因斯坦-波多尔斯基-罗森佯谬(EPR佯谬)论述到上述现象。埃尔温·薛定谔稍后也发表了几篇关于量子纠缠的论文,并且给出了“量子纠缠”这一术语。爱因斯坦认为这种行为违背了定域实在论,称之为“鬼魅般的超距作用”,他总结,量子力学的标准表述不具完备性。然而,多年来完成的多个实验证实量子力学的反直觉预言正确无误,还检试出定域实在论不可能正确。甚至当对于两个粒子分别做测量的时间间隔,比光波传播于两个测量位置所需的时间间隔还短暂之时,这现象依然发生,也就是说,量子纠缠的作用速度比光速还快。完成的一项实验显示,量子纠缠的作用速度至少比光速快10,000倍。这还只是速度下限。根据量子理论,测量的效应具有瞬时性质。可是,这效应不能被用来以超光速传输经典信息,否则会违反因果律。 作者: Matt Williams FY: 董美慧 如有相关内容侵权,请于三十日以内联系作者删除 转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处 原文章作者:天文在线,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
    发表于前天 14:28
    最后回复 盖孟乐 前天 14:28
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  • 美国科学家正将量子计算的承诺转化为实践!中国如何?
    麻省理工学院电气工程师William D. Oliver开发出基础技术,以实现大规模可靠的量子计算机。 正是音乐激发了William Oliver对计算机的毕生热情。 在纽约的手指湖(Finger Lakes)区长大的他,是一个狂热的键盘手。"我是靠声乐进入音乐学校的,"奥利弗说,"因为它比较容易一点。" 但一进学校,先是在纽约州立大学弗雷多尼亚分校,然后是罗切斯特大学,他几乎不避讳挑战。"我当时学习的是录音技术,这让我接触到了数字信号处理,"奥利弗解释说。"这让我接触到了计算机。" 25年后,他依旧对它们情有独钟。 奥利弗是麻省理工学院电气工程和计算机科学系新进的终身副教授,他正在构建一类新的计算机--量子计算机,有可能从根本上改善我们处理信息和模拟复杂系统的方式。量子计算仍处于早期阶段,奥利弗的目标是帮助引领该领域走出实验室,进入现实世界。"我们的任务是建立扩大量子计算规模所必需的基础技术,"他说。 奥利弗在麻省理工学院的第一站,是作为媒体实验室的硕士生,与导师Tod Machover一起学习。他们的交互式脑歌剧项目将Oliver对音乐和计算机的热爱结合在一起。Oliver用计算机生成的 "天使般的弦乐琶音和合唱 "来编排用户的声音。该项目被安装在维也纳的Haus der Musik博物馆。"这是一个奇妙的大师项目。我真的很喜欢它,"奥利弗说。"但问题是'好吧,我接下来要做什么?" 渴望新的挑战,奥利弗选择探索更多的基础研究。"我发现量子力学真的很令人费解,也很有趣。"奥利弗说。于是他前往斯坦福大学获得博士学位,研究利用自由电子的量子光学。"我觉得非常幸运,我可以做那些几乎没有实际应用的实验,但这让我能够真正深入地思考量子力学。"他说。 奥利弗的时机也很幸运。他深入研究量子力学的时候,正值量子计算领域兴起。一台经典计算机,比如你正在使用的这台计算机来阅读这个故事,它以二进制位来存储信息,每一个位都有一个0或1的值。相比之下,量子计算机以量子比特存储信息,每一个量子比特都可以容纳0、1或0和1的任意同时组合,这要归功于一种叫做叠加的量子力学现象。这意味着量子计算机处理信息的速度远远超过经典计算机,在某些情况下,量子计算机可以在几分钟内完成经典计算机需要几千年才能完成的任务--至少在理论上是这样。当奥利弗完成博士学位时,量子计算还是一个处于起步阶段的领域,更多的是想法而不是现实。但奥利弗把握住了量子计算的潜力,所以他回到麻省理工学院帮助它长大。 量子计算机是令人沮丧的反复无常。这是因为那些量子比特叠加状态是脆弱的。在一个被称为退相干的过程中,量子比特可能会因为最轻微的干扰或材料缺陷而出错并失去其量子信息。2003年,奥利弗在麻省理工学院林肯实验室担任工作人员,帮助解决退相干等问题。他与同事特里-奥兰多、莱维托夫(Leonya Levitov)和塞斯-劳埃德(Seth Lloyd)的目标是设计出可靠的量子计算系统,并能扩大到实际使用。"量子计算正在从科学好奇心过渡到技术现实,"奥利弗说。"我们知道它可以在小规模下工作。而我们现在正试图增加系统的规模,这样我们就可以做一些实际有意义的问题。" 即使是背景水平的辐射也能在短短几毫秒内触发退相干。在最近的一篇《自然》论文中,奥利弗和他的同事,包括物理学教授乔-福马吉奥,描述了这个问题,并提出了庇护量子比特免受破坏性辐射的方法,比如用铅屏蔽它们。 他很快强调了合作在解决这些复杂挑战中的作用。"将这些量子系统工程化为有用的、更大规模的机器,几乎需要研究所的每个部门,"奥利弗说。在他自己的研究中,他从铝中的电路中构建了量子,这些电路被超冷到只比绝对零度高一点点的温度。在该温度下,系统会失去电阻,可以作为存储量子信息的谐波振荡器使用。将这样一个复杂的系统工程化可靠地处理信息意味着 "我们需要引入很多有才能的人,"奥利弗说。 "例如,材料科学家将对材料和表面的缺陷有很多话要说,"他补充道。"电气工程师会对如何制造和控制量子比特有话要说。计算机科学家和应用数学家将对算法有话语权。化学家和生物学家知道要解决的困难问题。等等。" 奥利弗说,他刚加入林肯实验室时,只有两名员工专注于量子技术。现在这个数字已经超过了100人。 2015年,Oliver成立了工程量子系统(EQuS)小组,专门关注超导量子技术。他还是林肯实验室研究员、麻省理工学院量子工程中心主任、电子学研究实验室副主任。 奥利弗设想量子计算的作用将稳步增长。谷歌已经证明,对于一项特定的任务,一台53位的量子计算机甚至可以远远超过世界上最大的超级计算机,后者拥有四千亿个晶体管。"这就像小鹰号的飞行,"奥利弗说。"它离开了地面。" 在短期内,奥利弗认为量子计算机和经典计算机可以作为合作伙伴工作。经典机器将通过算法搅动,在其量子比特退相干之前为量子计算机调度特定的计算运行。奥利弗说,从长远来看,纠错代码可以使量子计算机无限期地运行,即使一些单独的组件依旧有问题。"而这时量子计算机将基本普及,"奥利弗说。"它们将能够大规模地运行任何量子算法。" 这可以使分子生物学、量子化学和气候学等领域的复杂系统的模拟能力得到大幅提升。 奥利弗将继续推动量子计算向这一现实发展。"已经有了真正的成就,"他说。"同时,在理论方面,只要我们有一台足够大的量子计算机,我们就能解决一些实际问题。" 量子计算由于其颠覆性的技术优势,成为了世界主要大国争相竞逐的科技高地。如果将经典计算比作冷兵器,那么量子计算就是核武器。 中国同样在量子计算领域重金布局。近期,由中央网信办与财政部共同发起的投资基金中国互联网投资基金领投本源量子,帮助后者完成了数亿元规模的A轮融资。本源量子该轮融资还包含了国务院直属投资机构国新基金、中金祺智等一批国家队投资机构,以及成都产投、建银国际、中科育成、中天汇富等知名机构跟投。 本源量子同时获得中网投和国新基金的青睐,说明量子信息科技已获得和网络安全、人工智能、大数据、云计算同等的重视程度。 本源量子成立于2017年9月,总部位于合肥高新区,同时在北京、上海、成都、深圳等地设有分支机构。团队技术起源于中科院量子信息重点实验室,两位创始人中科院院士郭光灿和中科大教授郭国平为量子计算行业领军人物。 本源量子以量子计算机的研发、推广和应用为核心,专注量子计算全栈开发,各类软、硬件产品,技术指标国内领先,现有知识产权成果四百余项。 2020年9月,本源量子正式推出了国产工程化的超导量子计算机——OriginQ Y 悟源(搭载6比特超导量子处理器夸父 KF C6-130),保真度、相干时间等技术指标均达到先进水平,并通过本源量子云面向全球用户提供量子计算服务。 参考来源:https://news.mit.edu/2021/william-oliver-quantum-computing-0119 原文章作者:一点资讯,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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  • 原子级存储、类脑智能、量子计算,IEEE AI计算研讨会精华一文看尽
    芯东西(公众号:aichip001) 编译 | 高歌 编辑 | 云鹏 芯东西1月21日消息,EE Times回顾了第三届IBM IEEE CAS/EDS人工智能计算研讨会的相关内容。研讨会主题为“从原子到应用(From Atoms to Applications)”,覆盖了AI与微生物、原子级存储材料、逆向工程视觉智能、迁移学习、边缘AI、神经系统AI、量子电路与光子计算等内容。 本次研讨会由IBM研究部(IBM Research)、美国电气和电子工程师协会(IEEE)下的电路与系统协会(Circuits and Systems Society)和电子设备协会(Electron Devices Society)一同举办。 一、微生物群落解决新冠病毒流行? 加州大学圣地亚哥分校(University of California San Diego)的首席顾问罗布·奈特(Rob Knight)谈到了“使用人工智能来了解人类微生物群及其在COVID-19中的作用”。 他在研究中发现人类微生物群落拥有极其复杂的基因和细胞集合,其数量甚至超过人类本身的基因和细胞,这一发现正在重新定义人类的概念。奈特表示,处理如此复杂的数据需要人工智能技术。 奈特强调了该大学和IBM之间名为“人工智能带来健康生活”的合作项目,介绍了微生物群落在医疗健康技术中的应用。 这一合作项目旨在了解人类微生物群落,并发现它如何随着年龄和疾病而变化。其目的是通过制定饮食、生活方式和药物治疗策略等方式,使人类能够最大程度地保持健康。 为应对新冠病毒大流行,奈特教授及其团队目前正在研究微生物群落在易感人群(包括老年人和具有特定微生物组相关疾病的人群)患病时的作用。这项研究将普遍适用于其他疾病,并将有助于衔接传染病和慢性疾病领域的研究。 二、原子级存储实现忆阻器 一些研究人员正在研究可以应用于人工智能设备中的原子材料。在一场题为“原子级存储:从单一缺陷到模拟开关和计算(Atomic Memory: From Single Defects to Analog Switches and Computing)”的演讲中,德克萨斯大学奥斯汀分校的Deji Akinwande教授专注于超薄二维纳米材料中的存储效应。 该教授表示,这一发现可以为电子工程技术的进步与发展提供巨大的帮助。基于二维材料的非易失性存储器件目前有一些缺陷,但也是一个快速发展的领域。 Akinwande的发言突出了其团队在单层存储器(原子电阻)方面的开创性工作,这将有利于零功率器件、非易失性RF开关和神经拟态计算中忆阻等技术的实现。 三、人工智能模拟人脑表现良好 人脑和认知科学的研究人员正致力于研究逆向工程人类思维及其智能行为。该研究领域还处于起步阶段,正向工程方法的目标是在人工系统中模拟人类智能。 James J. DiCarlo是麻省理工学院智力探索项目的联合主管,也是麻省理工学院人脑研究所的研究员,他就这项工作的一个方面发表了一篇论文《逆向工程视觉智能(Reverse Engineering Visual Intelligence)》。 DiCarlo预测,通过将人脑和认知科学家的努力与模拟智能行为的正向工程紧密结合,或许可以解决人类智能逆向工程的挑战。 如果这种方法能够发现合适的神经网络模型,这些模型不仅将拓展我们对复杂人脑系统的理解,而且将形成下一代计算和人脑接口技术的基础。 讲座的重点是视觉对象的分类和检测。DiCarlo指出,大脑、认知和计算机科学的工作融合在一起,形成了能够支持这类任务的深度神经网络(DNN)。 这些深度学习网络不仅在许多图像处理上能达到人类的表现,而且能根据灵长类动物视觉系统的内部工作模式进行建模,并在很大程度上可解释和预测。 然而,目前灵长类视觉系统的表现依旧优于当代人工深度神经网络,这表明在人脑和认知科学领域还有更多的内容值得科学家们研究。 四、迁移学习解决大数量级预训练任务 Facebook人工智能研究中心的研究总监劳伦斯·范德马滕(Laurens van der Maaten)发表了名为《弱监督学习预训练的局限性(Exploring the Limits of Weakly Supervised Pretraining)》的演讲。 他指出,用于各种任务的最先进视觉感知模型都依赖于监督预训练(supervised pretraining)。按照ImageNet分类,这些模型事实上的预训练任务现在已经有将近10年的历史了,其预训练任务的数量级比较小。 所以在数量级较大的数据集很难进行收集与整理的情况下,我们对使用大几个数量级的数据集进行预训练依旧比较陌生。 在范德马滕的演讲中,也讨论了一项关于迁移学习的研究。该研究着眼于训练用来预测数十亿张社交媒体图片上的话题标签的大型卷积网络(large convolutional networks)。 迄今为止,该研究取得了比较好的成绩,通过对数个图像分类和目标检测任务进行了改进,ImageNet-1k单一因素验证准确度达到85.4%。 五、边缘AI如何保障用户安全? 边缘AI是指在硬件设备上本地处理的AI算法,可以在没有网络连接的情况下处理数据。 专注于计算机安全硬件服务的Borsetta公司首席执行官帕梅拉?诺顿(Pamela Norton)以《用可靠的智能芯片保障边缘AI的未来(Securing the Future of AI on the Edge with Intelligent Trusted Chips)》为主题,拉开了研讨会第二天的序幕。 诺顿提出了一个实现这一目标的框架,该框架将为这个新兴领域的所有参与者创造机会。他认为通过将智能芯片迁移到边缘的同时,融合人工智能并且开发新的计算处理方式可以保障用户安全与隐私。 对于神经可塑性的研究,尤其是研究生物神经系统改变的能力,可以为人工智能系统设计提供许多新的思路。然而,生物神经系统与人工智能系统设计的学科交融还处于起步阶段,因此在设计能够支持异质可塑性的神经拟态系统还存有关键的知识鸿沟。 六、德州大学新学习算法仿照大脑皮层构建 矩阵人工智能联盟(Matrix AI Consortium)的主任、德州大学圣安东尼分校的教授迪瑞莎·库迪蒂普蒂(Dhireesha Kudithipudi)在《神经启发的人工智能:紧凑和弹性的边缘模型(Neuro-Inspired AI: Compact and resilience for the Edge)》中谈到了这个话题。 她介绍了最近由德州大学圣安东尼分校的神经拟态人工智能实验室(NAUI)开发的机内学习系统(in-silico learning system)。 基于CMOS/忆阻器结构,该系统模拟了一种仿生序列记忆算法,其灵感来自于具有完整结构和内在可塑性机制的大脑皮层。 该系统的合成突触表示支持紧凑型存储的动态突触通路,使用忆阻器的物理行为模拟突触通路的结构可塑性,并通过可自定义的训练方案实现突触调控。 七、IBM量子电路已实现较高保真度 在过去的几年里,量子计算已经超越了实验室环境,并通过云访问技术得到了加速发展。 这种新的计算模式使用了原子操纵信息所遵循的物理规则。在这个层面上,量子计算机执行量子电路,就像计算机执行逻辑电路一样,但通过使用量子态的叠加、纠缠和干扰等物理现象来执行数学计算,即使是最先进的超级计算机也做不到。 IBM研究员、IBM Quantum副总裁杰伊·甘贝塔(Jay Gambetta)在题为《量子电路和云量子技术的未来(Quantum Circuits and the Future of Quantum Technology in the Cloud)》的演讲中介绍了量子计算发展路线图。 他概述了IBM提高超导量子比特系统设备性能的努力,表明其目的是生产出更高保真度的量子电路,并解释了IBM是如何将电路计算与量子应用联系起来。 杰伊提出相应的前沿研究、系统和软件正在扩展学科前沿,并得到了不断增长的量子计算科研人员支持。 八、光子计算加速高计算量人工智能模型 研讨会的最后一场演讲着眼于《光子计算解锁革命性的人工智能(Unlocking Transformative AI with Photonic Computing)》。 最近的人工智能模型,如OpenAI的GPT-3自然语言处理(NLP),创造了一系列过去10年未有的机会。但是使用这些模型需要大量的计算能力。 法国初创公司LightOn的首席技术官和联合创始人,同时也是巴黎Diderot大学教授的Laurent Daudet。他介绍了该公司的未来人工智能硬件如何应对一些最艰难的计算挑战,并描述了LightOn的光学处理单元(OPUs)是如何无缝集成到混合光子学/硅管道,加速先进的机器学习算法。 九、异构计算成必然趋势 研讨会最后就“未来哪种人工智能计算方式将会占据主导地位?“进行了讨论,讨论由IBM T.J. Watson研究中心的经理和研究员Arvind Kumar主持。 讨论小组邀请了安全、模拟人工智能、光子计算、脑科学和量子计算等领域的专家从不同方面进行探讨。 一开始专家们认为各种方法各有好处,最后也一致同意将来很可能没有哪一种方法会占主导地位,因此需要在各种AI计算方法之间进行安全转换的异构计算。 结语:AI加速方法千帆竞发 本次研讨会由IBM与IEEE CAS/EDS联合主办,体现了IBM等企业高校在人工智能、云计算、量子计算和安全等领域的最新研究进展。据统计IBM在2020年共获得9130项美国专利,连续第28年蝉联美国专利榜冠军。 这次的研讨汇聚了很多在前沿研究领域有所成就的梦想家、科学家和创新者,用两天的研讨会向我们展现示了人工智能未来的挑战和研究方向,也展现了这些科研人员的努力与追求。 来源:EE Times,IBM 原文章作者:智东西,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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  • 中国量子技术到底有多厉害?为什么世界各国都想要中国公开?
    科技是各个国家的第一生产力,一项顶尖技术会影响生产、生活多个方面,在21世纪的热门科技中,量子技术有一席之地。 量子技术在通讯保密,计算等方面有着巨大的价值,目前量子通讯是世界上已知的最保密的通讯技术,通讯保密对国家至关重要,比如军队指挥的通讯,银行间数据传输的保密等等,是具有重大战略性意义的通讯技术。 中国量子通讯技术走在了世界前面,很多技术外国都没有,对这种只有中国才有的技术,以美国为首的多个世界强国都向中国提出了共享的要求,甚至愿意以自己国家的先进科技来交换,面对科技强国如此渴望的要求,是不是侧面说明了中国的量子技术非常厉害呢? 美国曾经就在此前公开发表言论,他们表示中国自从拥有了世界第一颗量子卫星开始,中国就开始站在了技术的巅峰位置,在以后的军事保密方面更难以被破解,通讯方面也有了自己独有的他人无法破解的技术,给其他国家带来了严重的威胁; 就连爱因斯坦也曾说过,世界上只有两个半人读懂《相对论》,但无人读懂量子力学,其中包括他自己;英国高级情报员说他们因中国的量子加密技术感到兴奋,但也深深感到担忧,因为这项技术即将颠覆世界。 这是因为量子科技的出现极大增加了军事保密工作力度,才有这么多国家对此虎视眈眈。美国一直以来都是科技发达国家,他们的科技技术可以说是世界一流的,既然美国都表现出了量子卫星的重要性,那就表明我们中国和世界上的科技强国之间的差距正在不断减少,那么中国又是如何发明的量子科技呢? 首先提出了量子学说的人并不是中国人,中国是在对这项技术进行研究后取得成功的惟一国家。自从2016年中国的量子科技问世以来,中国后期又有了多个世界第一:第一个量子城域网、第一台量子计算机、第一部量子雷达等等。 爱因斯坦的话足以说明量子力学的难度,因此2016年中国发射了量子卫星以后足以引起全世界的关注。作为世界科技强国,为何在这次世界级的科技中却落后了?因为量子技术的难度,美国研究方面在研究领域中并不十分接纳光子纠缠、量子通讯技术,因此这项研究也仅仅只能以理论上的优势存在,实践中却难以进行。而作为有强烈的民族复兴梦的中国,政府不惧花费大力气投入大量的人力物力财力;在科技方面以潘建伟为首的许多著名院士顶住各方的压力,大力研究量子学说。功夫不负有心人,中国终于在2016年获得了举世闻名的科技成就,在科技的制高点赢得了世界各国的尊重。 量子卫星主要用于通讯方面,通讯在当今世纪是信息的重要渠道,尽管普通人并不需要这样的技术,普通卫星就可以满足大众的需求。量子卫星主要是运用于保密通讯方面,比如军事方面、核心技术方面,一旦将量子技术运用于中国军队,那意味着世界上没有一个国家可以破解我国军事方面的通讯。 除了通讯保密,量子技术在雷达方面也有涉及。量子技术可以利用光子对目标成像,在光子接收到信号后,可以进行对量子特征的改变,换句话说也就是一旦某个东西装上雷达,那么其他的探测物不能对它产生任何影响,量子雷达将彻底破灭美国B2、F22、F35等所有隐身战机的隐身神话,让他们在量子雷达面前原形必露,因为现在所有隐身飞机的隐身技术都是针对雷达波有效,对量子雷达的光量子无效。 再来说说量子计算机,量子计算机的计算能力远超当下的计算机,如果再将量子技术与人工智能结合的话,那么现在的机器人产品将会更加先进,数据与信息处理上也会产生新的计算方式。因此,这量子科技不亚于核武器的威力,才让世界各国为此如此担忧,目前中国在量子计算机方面走在了世界前列,目前中国在量子计算机领域的注册专利世界最多,有传闻,为了对抗中国量子计算机技术,美国和日本可能在这个领域携手合作。 当然,量子技术并不仅限于以上几个方面的运用,作为一项难以开发的技术,它的价值是无法估量的,因此还有许多方面也有潜在的可能,需要继续不断的开发。 而面对世界各国的以各种理由要求中国共享或者交换量子科技,这实在是没有道理的。要知道,中国多年来处于科技领域的落后国家,在科技方面从未得到过他国的分享。这次技术的产生,对科技强国来说虽然有威胁,但对许多发展中国家来说是一件大好事,它告别了在科技方面被欧美技术强国割韭菜的现象。不过此前美国眼看中国量子技术领先,就曾污蔑称我们盗取了他们的量子技术,让国人愤概不已,不过中国技术领先的事实,是他们抹杀不掉的。 欢迎您关注:本号发布内容一切以公益分享交流为主, 转载文章来源网络综合,尽可能的注明作者和来源,版权归原作者所有。 ▽ 原文章作者:天文地理,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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  • 全球最快的量子计算机为何命名“九章”?真是所向披糜吗?
    为什么要提到《九章算术》呢?因为这与我们今天的主角有关,它的出现颠覆了大众的认知,很多人难以理解,但它却真实存在,而且十分高效。它是谁呢?它就是“九章”量子计算机。 2020年12月3日,《科学(Science)》杂志发表了一篇中国科学家撰写的关于量子计算机原型实验结果的科学论文。 随后引起媒体广泛报道:中国的量子计算机系统只需200秒,就可以完成一项使用当今最快的超级计算机耗时20亿年以上的计算。 最近,全球领先的量子计算专家斯科特·阿伦森(Scott Aaronson)对中国的研究成果发表评论,并从全球正在进行的开发可用量子计算机的竞赛的角度来看待这些成果。 阿伦森教授(Aaronson)是美国德克萨斯大学奥斯汀分校的计算机科学教授和量子信息中心主任。 除此之外,他和他的学生亚历克斯·阿基波夫(Alex Arkhipov)共同发明了“玻色子采样”,这是一项特殊的量子计算任务——被我国研究人员(以改进的形式)用作证明量子计算在速度上优于传统计算机的手段。 除了他的学术研究和教学外,阿伦森教授(Aaronson)还经常做公开演讲,并撰写了一本引人入胜的、内容广泛的书《自德谟克利特以来的量子计算(Quantum Computing Since Democritus)》。 这些实验是由中国科技大学潘建伟和陆朝阳教授领导的一个顶级研究小组设计和实施的。潘建伟教授——是当今中国最著名的物理学家之一,其曾被《自然(Nature)》杂志称为“量子之父”。 潘建伟教授在维也纳大学获得物理学博士学位,并师从于奥地利著名量子物理学家安东·泽林格(Anton Zeilinger)。此前,潘建伟教授所领导的同一个研究小组,开发了世界上第一颗“量子卫星”——2017年首次在数千公里的距离上,展示了“光子纠缠”现象。 潘建伟、陆朝阳教授及其同事将他们的量子计算机命名为“九章”,这是根据大约2000年前东汉时期编纂的我国古代数学经典著作之一《九章算术》命名的。 “九章”是一项技术上的大手笔。它利用高功率飞秒激光脉冲与非线性晶体相结合,产生单个光子,这些光子通过300个分束器和75个反射镜组成的阵列,然后通过100个高效超导探测器组成的阵列。 整个系统必须以惊人的精度进行“调谐”和调整,以保持实验所需的所谓 "相位一致性"。 从目前来看,这至少可以说是一项非常了不起的壮举。但是,在报道了“九章”号量子计算机的成功之后,我国的量子领域领域,现在的处境和地位如何呢? 下面笔者将大致概述一下在去年12月3日进行的采访。 但是,首先读者需要留意的一点是:鉴于这是关于量子计算的话题,因此该采访中的一些概念将是陌生的。对于初次阅读的读者来说,最重要的是至少对“量子位”和“量子计算”有一个大致的概念。所以,为了让大家更好的理解,容许笔者先对这些概念进行简单的介绍。 量子位(Qubit)是一种物理系统,当使用合适的仪器测量时,它终位是处于两种可能状态中的一种或另一种 ——类似于传统计算机中数字元素的“0”和“1”,或“开”和“关”,但差别很大。 在不受测量仪器干扰的情况下,量子位可以存在于两种基本状态的混合物中,在量子物理学中称为“叠加”。这也可以用系统同时存在于两种状态中,但相对“权重”不同来描述。 当我们进行重复测量时,我们得到两个可能的“答案”中的一个与另一个相比的频率就揭示了这一点。在这些所谓的量子系统中,重复的实验给出的不是一个单一的答案,而是给出一组随机的答案,这些答案显示了一个特定的统计模式。 叠加态所提供的额外自由度使得量子位(Qubits)所携带的信息量远远超过了一个简单的数字"0 "或 "1 "的经典信息字节。量子位可以以多种方式实现,例如以光子的形式实现,其中两个基态对应于左手对右手,或者垂直对水平偏振。 人们也可以使用电子,它有两个相反的所谓自旋状态。此外,超导芯片中的离子、原子和微小电流可以被制成量子位,并充当相应作用。 有趣的是,当我们准备两个或更多的量子比特时,我们将它们中的每一个都放到其的一个基态中,让它们以某种可控的方式和顺序与特征良好的系统和/或彼此相互作用,然后用探测器测量输出时——这本质上就是量子计算的方法。 “九章”量子计算装置的布局,包括光子量子位产生系统、光子相互作用的分束镜(干涉仪)系统和探测器阵列。资料图:中国科技大学 这种相互作用产生了新的、经过变换的量子位态叠加。最关键的是,它们经历了所谓的“量子干涉”——根据量子物理学的矛盾定律,有时相互加强,有时相互抵消。这是量子计算机独特的、决定性的特征,这使得量子计算机与经典计算机完全不同。 “输出(Output)”——即我们在最终测量中获得的状态的统计数组,通常与原始输入的状态数组非常不同。目前,我们已经制作了一个“量子计算”,它以所描述的方式为每个输入生成一个输出。选择源、交互和探测器,及其空间布局,可能被视为一种相当于编写传统计算机程序的方法。然而,由于量子干涉原理所起的关键作用,其数学原理完全不同。 在2008年《科学美国人》的一篇热门文章中,阿伦森教授(Aaronson)解释道,“一个优秀的量子计算机算法可以确保导致错误答案的计算路径相互抵消,而导致正确答案的路径相互加强。” 德克萨斯大学的斯科特·阿伦森(Scott Aaronson)博士。 不难看出,有了量子计算,我们已经进入了一个与传统数字计算机完全不同的“宇宙”。两者之间没有简单的对应关系。然而,可以证明,量子计算机在原理上可以进行任何可以在传统计算机上完成的计算。 接下来,实现量子计算带来了巨大的技术挑战。一个主要的问题是抑制来自外部的各种“噪声”和“干扰”,这可能会破坏系统中微妙的相关性,使测量变得毫无用处。但随后从20世纪90年代开始,人们设计了误差校正方法,通过对测量数据进行数字处理来减少“噪声”的影响。 中国量子计算实验的宣布在全世界引起了极大的轰动,尤其是在中国国内。它们对实现量子计算机的努力意味着什么? 阿伦森教授(Aaronson)这样说:这依旧是一个正在发展变化的故事。人们仍在试图戳穿这个漏洞,我们将十分期待其的发展方向。但现在的大背景是,当时有一场竞赛要证明所谓的"量子霸权",基本上就是要证明我们可以用量子计算机,做一些比现有的任何传统计算机更快的事情。 目前来看,最关键的问题是,这不一定是有用的数据。我们谈论的不是有用的、或可扩展的、或通用型的机器设备。我用赖特兄弟的第一架飞机来做个比喻,其给出了一个原理的证明。这是对那些怀疑论者的回答,他们认为我们永远不会用量子计算机获得任何加速。 大约十年前,人们开始谈论这个目标。“量子霸权”一词,是由约翰·普雷斯基尔创造的。我知道现在有些人认为这在正(zheng)智(zhi)上是不正确的。 当有学者问到与传统的数字计算机相比,中国学者们所使用量子计算的“计算优势”一词,您对此有什么更深层次的见解? 阿伦森教授(Aaronson) 阿伦森教授(Aaronson)回答首:这是在十年前发生的事情,我和我的学生撰写了一篇论文,而另一些论文作者则反驳道:你看,如果你的目标只是证明一个量子加速,而且不一定要有用,那么我们认为这可以用大约50个量子位(Qubit),或者在我们正在讨论的情况下,用50个光子来完成。所以我们有一个理论上的建议,你可以做什么,也就是我们所说的抽样问题。 原文章作者:一点资讯,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
    发表于前天 02:08
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  • 汽车制造商三要素:极致、远见、还有量子计算
    量子计算机就其本质而言,非常适合帮助科学家们在化学领域取得突破性发现,因为它可以比经典计算机,更有效地进行分子模拟。 随着量子计算机能力的提升,以及过程中对其更深入的理解,人类也许很快就能精确地预测分子的性质,预测结果与实际的实验相比不相上下。 要想准确描述分子,需要在许多竞争效应中达到微妙的平衡,而这又需要大量的量子比特和量子运算。 而为了帮助量子计算机达到实现化学发现所需的精度要求,IBM的Qiskit跨学科研究团队,与戴姆勒汽车公司(Daimler AG)和弗吉尼亚理工大(Virginia Tech)的合作伙伴一起,借助经典计算机,从根本上减少了量子计算机模拟分子所需的量子比特数。 团队证明,在如今的小型量子计算机上,可以以更高的精确度来计算一些较为典型的分子(如氟化氢)性质。与使用相同的基底函数组进行计算相比,模拟方法并没有明确地模拟出电子-电子之间的尖端(electron-electron cusp)。 图1|出现尖端的条件(来源:亚利桑那大学) 团队通过将量子模拟方法,与分子的动能和势能(称为哈密顿量)在计算中表示方式的变化相结合,来弥补资源的限制。实验成果及更多技术细节发表在《物理化学化学物理》(Physical Chemistry Chemical Physics)上。 更好的“哈密顿量”,更佳的模拟 哈密顿量以爱尔兰数学家威廉·罗文·汉密尔顿(William Rowan Hamilton)爵士的名字来命名,它是一个决定化学体系性质的数学函数。 要想准确描述一个分子的哈密顿量,需要大量的轨道,也就是电子分布的空间函数。轨道基组越大,量子比特和量子运算的成本就越高。 因此,团队无法在量子硬件模拟中呈现出足够多的轨道,来将现实世界中复杂分子的电子相关联。 图2|氟化氢的分子轨道(来源:chemistry) 在这种情况下,研究人员通常会采取以下两种方式中的一种:等到量子计算机有足够多的量子比特时,再来模拟特定研究所需的所有轨道;或者继续进行对理解概念有帮助的计算,但对分子真正的化学性质一知半解。 而团队选择了第三种途径,使用“互相关(transcorrelated)”的哈密顿量,通过解释一个基本事实,改进了对于分子的描述:由于电子是带负电荷的粒子,所以它们相互排斥。 这里的“互相关”哈密顿量可以理解为,在传统哈密顿量的基础上,提供一些关于相互作用的额外信息,这些相互作用需要更大的基础集合来进行精确描述。因此,量子计算机不能使用传统的哈密顿量。 这种重要而复杂的现象,就是上文中提到的电子-电子之间的尖端,需要大量的轨道才能精确描述。 此方法建立在弗吉尼亚理工大的经典模拟工作基础之上,使基于互相关的哈密顿量实现量子模拟,该哈密顿量中几乎包含有电子-电子之间的尖端。 图3|精确度的提升过程(来源:《物理化学化学物理》) 实验结果得到了更为精确的分子模拟,而无需增添数百个更多的量子比特,或是加深量子线路。其中,量子线路代表量子比特的数量以及对其施加的运算。 更深层的线路可以执行更多操作,但在量子计算过程中,出错的机会也会相应增加。 更深的远见,更大的使命 尽管今天的高性能经典计算机,可以进行详细的化学模拟,但量子计算机有潜力提供指数级别上更为精确地模拟,这种模拟是经典计算机无法处理的复杂且大型的分子系统。 像戴姆勒这样的汽车制造商,正在研究用于量子化学和材料科学的新型量子算法,表示对此次的合作十分感兴趣。 新材料的发现,有利于开发出性能更高、寿命更长且价格更低的电池。戴姆勒公司很早就意识到,电动汽车在减少汽车排放和化石燃料消耗方面的积极作用。 图4|戴姆勒的电动车型(来源:戴姆勒) 其与IBM在量子计算领域的合作,也符合戴姆勒公司提倡电气化的初衷。团队的方法是在量子计算机上,以实验精度计算材料特性的一个必经步骤。 模拟的轨道越多,就越接近真实实验的结果。更好的建模和模拟,终将印证对于特定性能新材料的预测。 #量子##财经头条##奔驰##知识分享##科技# 关注@量子客,获取量子领域一手资料 原文章作者:量子客,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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  • 欧美为何那么重视量子互联网?它会取代我们现在当前的互联网吗?
    “量子互联网”在常人看来好像是无不可及的东西,但是不管是欧洲还是美国,都把量子互联网当做自己的未来长远的战略目标。可见,量子互联网发力的时候还未到,今天我们就来看看它有什么神奇特别之处,为什么各国政府都开始注重和研究它。 量子互联网 量子互联网是一种基于量子力学原理建立起来的新型互联网。因为其特性,能够使绝对安全的网络通信成为可能。由于对量子体的任何测量行为都是对量子体的一次修改,所以任何窥探量子信息的企图都会留下马脚,可以被量子信息的接收者监测到。 中国发展情况 严格意义上来说,现阶段看,中国在量子保密通信网的建设上走在世界前列。在2017年,全长2000余公里的世界首条量子保密通信骨干线路“京沪干线”开通,设置32个站点,采用“可信中继”方案,通过人工值守、网络隔离等手段保障中继站点内的信息安全。 未来具体应用 量子计算机会成为量子互联网的重要部分。量子计算机建造成本高昂,至少在早期,它将仅通过量子互联网提供公共服务。在这个场景中,用户能够通过量子互联网接入到量子计算机,通过传递量子比特上传任务并下载结果。 有人会问,量子互联网会取代我们现在的互联网吗?答案是不会的。首先是量子互联网的目的就不是为了取代我们现在正在使用的互联网,量子网络的作用是兼容、扩充现有的数字基础设施。 所以可以理解为,当前的互联网是“用于传递、处理和储存经典信息的全球性系统”,量子互联网则是对量子信息进行同样的传递、处理和存储。“量子互联网”不是对现有互联网的替代,而是在互联网上叠加新功能的基础设施。 大家关于量子互联网还有什么想说的,可以关注并留言给科技猫。 原文章作者:微特科技学堂,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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  • 量子计算机如何迎来计算能力的黄金时代
    解释:量子工程 量子计算机可能会迎来计算能力的黄金时代,解决当今机器上难以解决的问题。 自20世纪40年代以来,经典计算机以惊人的速度发展。今天,你可以买到比半个世纪前最先进的、房间大小的电脑更具计算能力的手表。这些进步通常来自于电子工程师制造出更小的晶体管和电路,并将它们封装得更紧密。 但这种缩小最终将触及物理极限——随着计算机电子技术接近原子水平,控制单个部件而不影响相邻部件将变得不可能。传统的计算机不能使用传统的缩放来无限地改进。 量子计算是20世纪80年代产生的一个想法,有一天它可能会把指挥棒带进一个强大高速计算的新时代。该方法利用量子力学现象来进行复杂的计算,这在传统计算机上是不可行的。理论上,量子计算可以在几分钟内解决问题,而传统计算机需要上千年的时间。谷歌已经证明了量子计算在某些任务上超越世界上最好的超级计算机的能力。 但现在还处于早期阶段——量子计算在可靠地解决实际问题之前,必须清除许多科学和工程上的障碍。麻省理工学院的100多名研究人员正在帮助开发必要的基础技术,扩大量子计算的规模,并将其潜力转化为现实。 麻省理工学院的计算机工程师正在努力使量子计算的承诺成为现实。资料来源:麻省理工学院的Jose-Luis Olivares 什么是量子计算? 首先了解经典计算机的基础知识会有所帮助,比如你正在阅读这篇文章的计算机。经典计算机以二进制位存储和处理信息,每个二进制位的值为0或1。一个典型的笔记本电脑可能包含数十亿个晶体管,这些晶体管使用不同的电压水平来表示这两个值中的任何一个。虽然经典计算机的形状、大小和能力差异很大,但它们都运行在相同的二进制逻辑基本系统上。 量子计算机则完全不同。它们的量子位被称为量子位,每个量子位的值都是0或1,或者是两种状态的同时组合。这要归功于一种叫做叠加的量子力学现象。麻省理工学院林肯实验室量子信息和集成纳米系统小组的研究员约翰·Chiaverini解释说:“一个量子粒子可以像同时在两个地方一样活动。” 粒子也可以相互“纠缠”,因为它们的量子态变得不可避免地联系在一起。叠加和纠缠使得量子计算机“比经典计算机以指数级的速度解决某些问题,”Chiaverini说。 Chiaverini指出了量子计算机可以发光的特殊应用。例如,它们擅长分解大数字,这是密码学和数字安全的重要工具。它们还可以模拟复杂的分子系统,这有助于药物的发现。原则上,只要我们能造出可靠的量子计算机,量子计算机就能促进许多研究和工业领域的发展。 如何建造量子计算机? 由于两个相关的挑战,量子系统并不容易管理。首先,一个量子位元的叠加态是高度敏感的。轻微的环境干扰或材料缺陷会导致量子位元出错并丢失其量子信息。这个过程被称为退相干,它限制了一个量子位的有效寿命。 第二个挑战是控制量子比特执行逻辑功能,通常通过电磁辐射的微调脉冲来实现。这个操作过程本身就会产生足够多的附带电磁噪声来引起消相干。为了扩大量子计算机的规模,工程师们必须在保护量子比特不受潜在干扰和允许它们被用于计算之间取得平衡。理论上,这种平衡可以通过一系列物理系统实现,不过目前有两种技术最有希望实现:超导体和俘获离子。 超导量子计算机利用成对电子的流动——称为“库珀对”——通过一个无电阻电路作为量子位。“超导体是非常特别的,因为在一定的温度下,它的电阻就消失了,”William Oliver说,他是麻省理工学院电子工程和计算机科学系的副教授,林肯实验室的研究员,也是麻省理工学院量子工程中心的主任。 奥利弗的工程师们使用的计算机是由超导铝电路组成的量子位,其冷却温度接近绝对零度。当电流以一种方式或另一种方式流过电路时,系统就像具有两个能级的非谐振子,分别对应于0和1。这些超导量子位相当大,沿每边约为十分之一毫米,是经典晶体管的数十万倍。超导量子位的体积使其易于操作进行计算。 但这也意味着奥利弗在不断地与消相干作斗争,寻求新的方法来保护量子位元不受环境噪声的影响。他的研究任务是解决这些技术难题,使制造可靠的超导量子计算机成为可能。奥利弗说:“我喜欢做基础研究,但我喜欢以一种实用和可扩展的方式来做。”量子工程是量子科学和传统工程的桥梁。要使量子计算成为现实,科学和工程都是必须的。” 处理量子位元的挑战,同时保护它们不受退相干影响的另一个解决方案是使用捕获离子量子计算机,它使用单个原子及其自然的量子力学行为作为量子位元。Chiaverini说,原子比过冷电路制造出更简单的量子位。“幸运的是,我不需要设计量子比特本身,”他说。“大自然给了我这些非常好的量子位。但关键是设计系统并掌握这些东西。” Chiaverini的量子位是带电的离子,而不是中性的原子,因为它们更容易包含和定位。他用激光来控制离子的量子行为。“我们在操纵电子的状态。我们将原子中的一个电子提升到一个更高或更低的能级,”他说。 通过给芯片上的电极阵列施加电压,离子本身就被固定住了。“如果我做的正确,然后我可以创造一个电磁场,可以抓住被困在芯片表面上方的离子。“通过改变施加在电极上的电压,Chiaverini可以在芯片表面移动离子,允许在单独捕获的离子之间进行多量子位操作。 因此,尽管量子位本身很简单,但对环绕它们的系统进行微调是一个巨大的挑战。“你需要设计控制系统——比如激光、电压和射频信号。我们认为,将它们全部放入芯片中,同时捕捉离子是关键的实现因素。” Chiaverini指出,被困离子量子计算机面临的工程挑战通常与量子位控制有关,而不是防止退相干;基于超导的量子计算机的情况正好相反。当然,还有无数其他的物理系统正在研究它们作为量子计算机的可行性。 我们该往哪里走? 如果你正在存钱买一台量子计算机,不要屏住呼吸。奥利弗和基亚维里尼都认为,随着科学和工程的发展,量子信息处理技术将在未来几年到几十年内逐渐进入商业市场。 与此同时,Chiaverini注意到他正在开发的捕获离子技术的另一个应用:高度精确的光学钟,它可以帮助导航和GPS。在奥利弗看来,他设想了一个经典-量子系统,在这个系统中,经典机器可以运行大部分的算法,在量子机器的量子位去位之前发送选择的计算让量子机器运行。从长远来看,量子计算机可以更独立地运行,因为改进后的纠错代码允许它们无限地工作。 Chiaverini说:“数年来,量子计算一直是未来的趋势。”但是现在这项技术似乎已经达到了一个拐点,从单纯的科学问题转变为科学与工程的联合问题——“量子工程”——这一转变部分地得到了Chiaverini, Oliver和其他几十位麻省理工学院量子工程中心(CQE)和其他地方的研究人员的帮助。 原文章作者:工程学习,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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  • 百度量子计算技术领先,在全球扮演重要角色
    1月20日消息,随着技术的不断进步和发展,中国的量子科技在全球正迎来高光时刻。作为中国头部量子计算企业,百度2020年在该领域的进展也受到了外媒的关注。近日,全球顶级科技商业杂志、美国麻省理工学院主办的《麻省理工技术评论》发文称,“百度五项人工智能技术发展或将重新塑造2021年以后的格局”。报告称,百度在2020年实现了多项技术突破,有望在AI和量子计算之间架起桥梁。此外,报告还高度评价了百度在新冠疫苗研发、自动驾驶、自然语言处理、人工智能芯片四大领域做出的技术突破。 尽管量子计算尚未大规模应用,作为面向未来的前瞻性布局,该领域正成为新一轮科技革命和产业变革的阵地,并成为各国科技力量角力的战略制高点。这与百度等科技企业的前瞻性布局不谋而合,早在2017年,百度创始人李彦宏在其《智能革命:迎接人工智能时代的社会、经济与文化变革》这本书中写道,量子计算对于整个社会可能是一波超级改变,很可能就此引领人类文明的长河走向彻底数字化。 百度很早就积极在量子计算领域展开前瞻布局和研究。2018年百度就成立了量子计算研究所,通过量子技术储备、顶尖人才培养以及量子生态构建,旨在建成世界一流的量子人工智能研究所。百度量子计算研究所所长段润尧博士表示,将把量子计算与百度的核心业务,尤其是人工智能融合,探索量子创新业务。 今年9月,百度发布国内首个云原生量子计算平台——量易伏,量易伏实现了量子计算和云计算的深度融合,可以实现对量子硬件的操控。与此同时,百度还全面升级量子脉冲云计算服务系统量脉和量子机器学习开发工具集量桨。其中,量桨是基于百度飞桨研发的量子机器学习工具集,建立起人工智能与量子计算之间的桥梁。 目前,百度已初步建成由量脉、量桨以及量易伏三大项目为主体的百度量子平台,提供全面的量子基础设施即服务 QaaS。 根据第三方机构的报告,未来量子计算市场规模将不断加速增长。国际市场研究机构Research And Markets的报告显示,2019年量子计算的市场规模为5.071亿美元,2030年预计将会增长到649.9亿美元,年复合增长率为56%。此外,联合市场研究公司的报告指出,到2025年,全球企业量子计算市场规模预计将达到58.5亿美元。 不断扩张的市场规模意味着以百度为首的量子计算企业未来将拥有良好的发展前景,国外研究机构也纷纷看好百度的潜力。2020年12月,美国知名投研公司Zacks发布研究报告称,百度与微软、Alphabet等科技公司将成为2021年最热门的四大量子计算股票。此前,百度也曾入选投资咨询公司InvestorPlace推荐的四支值得入手的量子计算股票。InvestorPlace认为,百度作为一家专注于人工智能的跨国科技公司,在量子计算领域扮演着重要角色,是量子计算应用商业化的先驱企业。 此次百度量子计算技术受到《麻省理工技术评论》的关注,意味着中国量子计算科学发展在全球已经居于领先地位。未来,在学术机构和中国科技企业的共同推动下,中国量子计算还将继续发展,在全球扮演重要角色。 原文章作者:一点资讯,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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  • 两名学者一举“扭转”乾坤,助燃量子计算
    李强教授,1986年毕业于中国科学技术大学,1991年获得衣阿华州立大学物理学博士学位。此后一直供职于布鲁克海文国家实验室(BNL),并在2011年12月获得终身职位。现为该实验室凝聚态物理与材料科学部研究组长。 近期,李强教授与美国能源部(DOE)阿姆斯国家实验室(Ames Laboratory)的王教授(Prof. Jigang Wang)共同撰写了一篇论文,发表在《自然·材料》杂志上。 图1|论文(来源:Nature Materials) 论文中描述了新的光诱导开关,这种开关可以扭转外尔半金属(Weyl semimetal)的晶格,开启一个看起来几乎无耗散的巨大电子流。该特性的发现和控制,使得这些材料离量子计算等应用又近了一步。 Weyl和Dirac半金属具有奇特的、几乎无耗散的电子传导特性,这些特性利用晶格中的独特状态,和材料中的电子结构来保护电子。 这些异常电子输送通道受到对称性和拓扑结构的保护,通常不会出现在传统的金属当中。而经过漫长的几十年,这种电子特性的讨论范围都局限在物理背景之下,导致人们对其制造、探索、提炼和控制以用于设备应用的兴趣日益增长。 例如,量子计算的大规模应用需要构建一种能够保护脆弱量子态的器件,而实现此目标的方法之一,就是通过发展拓扑量子计算。其中,量子比特基于不受噪声影响的“对称保护(symmetry-protected)”的无耗散电流。 李教授表示,目前为止缺少的是一种低能量、高速度的开关,来诱导和控制这些材料的对称性。团队发现的光对称开关,为携带无耗散电流提供了一个绝佳的机会,而这种无耗散电流是一种受拓扑保护的状态,在遇到材料中出现的缺陷和杂质时,不会减弱或放慢。 图2|李强教授(来源:BNL) 王教授表示,光诱导的晶格扭转,或者说声子开关,可以控制晶体的反演对称性,并以非常小的电阻产生巨大的电流。这种新的控制原理不需要静电场或磁场,其速度更快、能耗更低。 此次试验中,研究小组利用激光脉冲扭转晶体的晶格排列,从而改变了材料电子结构的对称性。 这种光开关使材料中的外尔点(Weyl points)成为可能,使电子表现为无质量粒子,从而携带受保护的、低耗散电流,而这正是人们长期所寻求的。 #财经头条##量子##科技快讯##科技##数码迷# 关注@量子客,获取量子领域一手资料 原文章作者:量子客,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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  • 18岁华裔天才颠覆量子计算,《科学》:他“毁掉”量子计算的发展
    “长江后浪推前浪,浮事新人换旧人。” 不同的空间,不同的领域,每时每刻都在更新换代,总是会有一些新生血液在注入,他们会以全新的视角,用新生的力量,来为那个领域注入活力,并带来巨大的推动力。 世界围棋冠军柯洁,12岁就成功入段成为职业棋手,15岁获得应氏杯世界青少年围棋锦标赛的冠军。被誉为初唐四杰之一的骆宾王,年仅七岁就作下《咏鹅》,并以此闻名,被誉为神童。 历史上许许多多有才干的人,在年纪轻轻的时候就显示出了其过人的智慧与能力,而也正是因为有这些源源不断的新生血液的涌现,世界才会被一步步推着向前走。 “ 后生可畏,焉知来者之不如今也? ”孔子曾因为小孩子随口就能说出许多知识而生出感慨,年轻人是值得敬畏、惧怕的,你怎么就能知道后一代一定不如前一代呢? 古往今来,历史上有无数的神童因为他们的绝世才华而惊艳众人,人工智能之父艾伦·麦席森·图灵(Alan Mathison Turing)在中学时期就因为他出色的数学能力,获得了爱德华六世数学金盾奖。东汉时期的曹冲,五六岁的年纪就想出了通过替代来称大象重量的方法。 唐乙文,一个以18岁的年纪就震惊整个科学界的天才,同样也是在少年时期就显现出了她过人的聪慧。 英雄出少年 “百分之一的灵感远比百分之九十九的汗水重要。” 唐乙文出生于2000年,是一名华裔少年,在年仅14岁时,他就成功连跳六级考上了德克萨斯奥斯汀分校(the University of Texas at Austin),主修数学与计算科学。 在大学里,他所学习的量子信息课程的老师亚伦森教授(Scott Aaronson)为了给唐乙文一个挑战,给他出了一个论题, 让他论证经典算法中不存在能够快速解决问题的算法, 而这里的快速,针对的正是之前另两位学者的研究成果。 其他的研究学者也有聪慧的大脑和勤奋的品质,但比起唐乙文来说,他们可能缺乏了最关键的一点天分。 两位研究学者克仑斯蒂斯(Lordanis Kerenidis)和普拉喀什(Anupam Prakash)曾发表过一个量子算法,这个算法在解决问题时,比传统经典算法快上指数级倍,而这个算法是建立在用抽取用户的偏好,来代替建立一整个清单的基础上的。 在唐乙文接到亚伦森教授的这个研究论题之前,大家在看过克仑斯蒂斯和普拉喀什的量子算法后,虽然都默认量子算法能以高过传统经典算法数倍的速度来解决问题,但却没有一个人证明确实不存在任何一种传统经典算法能快过量子算法。 亚伦森教授给这个论题本来是为了锻炼一下唐乙文,让唐乙文来为这项结论画上一个完美的句号,但没想到,当唐乙文开始认真研究后,意想不到的事情发生了。 一鸣惊人 “石破天惊逗秋雨。” 唐乙文接手这个课题没多久就有了惊人的发现,但因为学界对于量子算法的普遍看法,以及他老师的肯定,他一直挣扎在自己的怀疑当中,不敢轻易下结论。 在接受采访时,唐乙文说他在研究开始不久后“开始相信确实存在一个快速的经典算法,但是我无法真正证明它,因为亚伦森老师看起来认为不存在,而他是这方面的权威。” 到了课题研究的最后时间,唐乙文无可奈何的找到亚伦森教授说出了他的观点,得知情况后,意识到唐乙文观点所蕴含的意义的亚伦森教授很快开始和唐乙文一起针对他的观点展开研究。 研究很快得有了成果,受到之前克仑斯蒂斯和普拉喀什研究成果的启发,唐乙文将他们利用对偏好抽样来代替重建整个清单的做法,成功将他们的理念实现到了传统经典算法当中,而在这之前,克仑斯蒂斯和普拉喀什曾明确表示过,这样的计算他们怎么也无法让它在传统经典算法中实现。 在和艾伦森教授确认过后,唐乙文很快将他这一对于量子计算来说,具有颠覆性的结论以论文的形式进行了发表,霎时间,整个学界引起了轩然大波。 在2018年6月,唐乙文在一场量子计算研讨会结束后,当着包括克仑斯蒂斯和普拉喀什在内的许多研究学者的面,演示了他的足以与量子算法相媲美,且速度远超之前所有传统经典算法的传统经典算法。 当唐乙文演示完后,大家都认同了他的传统经典算法,而在那些早已学有所成的学者们人还沉浸在唐乙文所得出的结论中时,他们大多都还来不及意识到,这个站在他们面前的研究者有多么的年轻。 那时的唐乙文,才仅仅只有18岁。 扬名天下 “他“杀了”量子计算的发展”。在唐乙文的结论被越来越多的人知道后,《科学》杂志对此作出了相关报导,并夸张性的表示,唐乙文的结论“杀了”量子计算的发展。 在唐乙文这个结论得出之前,量子计算因为其远超传统经典算法的速度而被寄予厚望,但当唐乙文通过演示表明传统经典算法也有丝毫不逊色于量子算法的表现后,从某种程度上来说,量子算法的优越性一下就降了下来。 “唐乙文杀死了克仑斯蒂斯和普拉喀什的量子加速,但从另一个方面来说,他给他们所做的研究提供了巨大的改善和建树。而如果没有他们的量子算法,唐乙文永远也不可能提出这样的经典传统算法。” 事实上,量子算法的研制进程和热度并不会因为唐乙文的结论而被放缓、降低,但唐乙文却给量子算法领域、以及传统经典算法领域都注入了极大的活力,让那些已经形成固有思维的人看到了新的研究方向,让他们能够以一种全新的视角来看到他们研究的领域。 因为唐乙文卓越的才智,《福布斯》杂志将他提名为2019年度,30位30岁以下杰出科学人物之一。 和唐乙文比起来,其他人并不是无法想到优化算法的理论,也不是无法理解新算法的使用,但他们就是少了那么一点关键的天分,以至于在关键时刻无法像唐乙文一样推导出惊人的结论。 小结: “江山代有才人出,各领风骚数百年。” 每个时代都有无数的少年天才踩着巨人的肩膀,在我们可能还没来得及注意到的时候,已经大刀阔斧的开始改变世界。 王安石曾写《伤仲永》一文来感叹天才难得,抒发对天才最终平庸的悲痛。到了现代,科技发展日新月异,越来越多的神童被世人所发现,成熟的教育体系和先进的教育观念都能够让这些神童们更好的生活与发展,大大减少了《伤仲永》出现的可能性。 唐乙文的父亲也是一位科学家,也正是因为有他父亲耳濡目染的教导,家人温暖的陪伴,唐乙文才能够在小小年纪就通过正确有效的途径一路长大,朝着自己喜欢的方向进行研究与探索。 唐乙文所代表的是当代无数拥有良好生活环境的神童们,在发达且进步的今天,这些神童们能够以一种自由且愉快的方式,在沉浸在知识的海洋中的同时,推翻陈旧的结论,颠覆一个个刻板认知,在“杀死”与“重建”中,为这个社会的进步与发展作出卓越的贡献。 作者:用车小知 未得作者允许 不得转载 违者必罚 原文章作者:一点资讯,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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  • 趣科普 | 未来计算技术的心脏—量子科技
    未来计算技术的心脏—量子科技 近年来,量子科技发展突飞猛进,成为新一轮科技革命和产业变革的前沿领域。全球多个国家也在量子科技领域持续投入,不断进行着顶层设计、战略投资和人才培养等。加快发展量子科技,对促进高质量发展、保障国家安全具有非常重要的作用。百度研究院量子计算研究所所长段润尧曾说:“量子计算是这一场新量子革命最具有代表性的技术,是未来计算技术的心脏。”今天我们就来看看量子科技的发展历程。 量子力学发源于20世纪初 认识量子科技,还要从量子力学说起。量子力学发源于20世纪初,是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支。在上世纪40年代兴起第一次量子科技革命,催生了原子弹、半导体晶体管、激光器等重要成果。 那么,量子究竟是什么呢?正如“光年”表示的是距离而不是时间,量子不是一种微观粒子,而是物理学中一个物理量存在的最小不可分割的单位。比如,描述楼梯的台阶数量,不存在半个台阶的情况,一个台阶就是最小的单位。 另外,量子力学还为信息革命提供了硬件基础。激光、半导体晶体管、芯片的原理都源自量子力学。量子力学也使得磁盘和光盘的信息存储、发光二极管、卫星定位导航等新技术成为可能。从X射线到电子显微镜、正电子湮没、光学和核磁共振成像等等,量子力学为材料科学、医学和生物学提供了分析工具。 近年来的第二次量子革命 近年来,基于对单个量子态的操控,量子科学技术又出现了新的方向和领域,迎来量子科技的第二次高潮,也可以说是第二次量子革命。而其中最重要的就是量子通信和量子计算。 量子通信是指使用量子态携带所要传送的信息,使用量子纠缠作为传输信道。两个处于纠缠状态的量子就像有“心灵感应”,无论相隔多远,一个量子状态变化,另一个也会随之改变,爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”。与传统通信方式相比,量子通信在高效信息传输、抗干扰能力等方面具有绝对优势, 是迄今为止唯一通过数学方式被严格证明的绝对安全的通信方式。 近年来,我国在量子通信技术领域取得多项突破性进展。2016年8月,我国发射了自主研制的世界上首颗空间量子科学实验卫星“墨子号”;此后,科研人员利用量子卫星在国际上率先成功实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发等成果。2017年,全球首条量子保密通信骨干网“京沪干线”项目通过总技术验收。今年以来,中国科学技术大学潘建伟团队等科研人员实现了500公里级真实环境光纤的双场量子密钥分发和相位匹配量子密钥分发,传输距离达到509公里,创造了新的世界纪录。 (中国科技大学教授、中国科学院院士潘建伟工作照 图片来源:光明日报) 北京大学物理学院教授吴飙说,它们的运算效率比经典计算机高得多,所以这些领域的科研效率有望大幅提升,助力科学家研发出更多更好的新药、新材料等成果。 未来的量子科技 量子科技发展具有重大科学意义和战略价值,是一项对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性技术创新,将引领新一轮科技革命和产业变革方向。可以预见的是,随着5G基础设施的不断完善,以及科学家和工程师们不懈的努力和攻坚,我们将很快见证量子科技在更多的领域开花结果。 谈及量子领域未来的发展时,中国科学院院士、世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”首席科学家潘建伟说,第一方面,希望经过10到15年的努力,能够完整地发展天地一体广域量子的通讯网络技术体系。在这个基础上,在国防、政务、金融、能源等领域应用,为最后形成下一代国家信息安全生态系统奠定基础;第二,希望在量子计算方面,通过对数百个量子比特的相干操纵,能够对一些现实问题进行求解,能够超越目前的超级计算机,来解决一些重大科学问题;第三,希望通过10到15年的研究能够研发具备基本功能的通用量子计算原型机,来初步探索对密码分析、大数据分析等方面的相关应用。 量子通信给我们的未来描绘了一幅令人遐想的图景。通过量子卫星与地面光纤网络构建新型的通信系统,通过与经典通信网络相融合,未来将可形成覆盖全球的广域量子通信网络,结合量子通信保密的特性,可以全面提升信息安全水平。而利用广域的量子通信网络,我们将可以发展出空间分辨率极高的望远镜技术,便于更大规模的宇宙探索。 量子计算以其强大的计算能力,更加便于对各种复杂系统的研究。在未来化学研发领域,量子计算在大幅减少研发时间、更少使用资源消耗和实现更高效环保工艺等方面存在巨大潜力。 我们都知道天气预报出现误差的情况很多,而这受困于当前分析温度和气压的计算速度追不上千变万化的大气运动。可以预见的是,未来天气预测的工作也会受益于量子计算。 (IBM将量子计算机连接至云端 图片来源:网易科技) 近年来,包括美国、日本、欧盟等世界多国都明确通过政策支持与项目,积极布局量子通信研究与应用,我国也在多项科技与信息产业规划中将量子通信列为战略性新兴产业。作为未来计算技术的心脏,量子科技必将在军事、国防、金融、制药等关键领域展示其重大的应用价值和前景。 扫码关注我 一起感悟科学魅力 原文章作者:趣小科,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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    最后回复 乔雅娴 3 天前
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  • 物理学家发现在物质粒子之间量子传送信息
    罗切斯特大学/亚当·芬斯特一种用于量子处理的半导体芯片 物理学家认为,通过利用量子纠缠背后的“幽灵”定律,他们找到了一种方法,让信息在一对相隔一定距离的电子之间跳跃。 在光子——无质量的光粒子——之间传送基本状态正迅速成为旧新闻,这是一个我们仍在学习在计算和加密通信技术中利用的技巧。 但最新的研究成果是物质粒子——电子——之间的量子隐形传态,这有助于将量子计算与更传统的电子计算联系起来。 纽约罗切斯特大学的物理学家约翰·尼科尔说:“我们为‘纠缠交换’和‘量子门隐形传态’提供了证据。在‘纠缠交换’中,即使粒子从不相互作用,我们也会在两个电子之间产生纠缠,而‘量子门隐形传态’是一种利用隐形传态进行量子计算的潜在有用技术。”。 "我们的工作表明,即使没有光子,这也是可以做到的." 纠缠是物理学术语,是一个相当简单的概念。 如果你在商店买了一双鞋,然后把它留在了身后,你回家的时候就会自动知道它属于哪只脚。从某种意义上说,鞋子是纠缠在一起的。 如果你回来的时候,店主随机抽出与之匹配的伙伴,你会认为他们要么记得你的销售,做了一个幸运的猜测,要么在他们的预测中有点“怪异”。 真正奇怪的是,当我们想象你的孤独的鞋子同时是左右的,至少在你看它之前是这样。就在那一刻,鞋子在商店里的另一半也迅速成形,就好像你偷偷的瞥了一眼。 这是一种偶然的交流,爱因斯坦觉得这种交流有点太诡异,让人不舒服。在物理学家提出这种可能性近一个世纪后,我们现在知道纠缠粒子之间的隐形传态是宇宙在基本层面上的运作方式。 虽然它并不完全是一个星际迷航式的传送,可以将整个物体传送到太空,但是描述这种信息跳跃的数学在计算中进行特殊类型的计算时非常有用。 典型的计算机逻辑由二进制位语言组成,标记为1和0。量子计算是建立在量子位的基础上的,量子位可以同时占据两种状态——提供了经典技术无法触及的更大的可能性。 问题是,宇宙就像一大堆鞋子,一旦量子位与其环境发生交互作用,所有这些都有可能把你微妙的“猜哪只脚”游戏变成一场噩梦。 操纵光子传输它们的纠缠态变得更加容易,因为它们可以通过真空或光纤以光速快速分离。 但分离纠缠质量——如电子对——更具挑战性,因为它们弹跳时笨拙的相互作用几乎肯定会破坏它们数学上的纯量子态。 然而,这是一个非常值得努力的挑战。 “单个电子是有希望的量子位,因为它们很容易相互作用,半导体中的单个电子量子位也是可伸缩的,”尼科尔说。 "可靠地创造电子间的长距离相互作用对于量子计算来说至关重要。" 为了实现这一目标,物理学家和工程师团队利用了一些奇怪的法律细则,这些细则控制着构成原子和分子的基本粒子的位置。 共享同一个量子自旋态的任何两个电子不能占据空间中的同一个点。但是有一个漏洞,说附近的电子可以交换它们的自旋,就好像如果你把它们带到足够近的地方,你的脚可以交换鞋子一样。 研究人员先前已经表明,这种交换可以在根本不需要移动电子的情况下被操纵,这为隐形传态提供了一种潜在的方法。 这一最新进展有助于使这一过程更接近技术现实,克服将量子奇异性与现有计算技术联系起来的障碍。 尼科尔说:“我们为‘纠缠交换’和‘量子门隐形传态’提供了证据,在‘纠缠交换’中,即使粒子从不相互作用,我们也能在两个电子之间产生纠缠,而‘量子门隐形传态’是一种利用隐形传态进行量子计算的潜在有用技术。”。 "我们的工作表明,即使没有光子,这也是可以做到的." 当然,在这种量子信息传输中,我们离用电子取代光子还有一段距离。研究人员还没有测量到电子本身的状态,这意味着依旧有各种各样的干扰要消除。 但是有强有力的证据证明电子间的隐形传态的可能性,对于未来的工程师来说是一个鼓舞人心的迹象。 这项研究发表于自然传播。 原文章作者:大渔科技,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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  • 光子盒年度系列 | 2021量子计算十二大趋势
    光子盒研究院出品 2020年的量子计算非但没有慢下来,反而取得了前所未有的成绩。多个技术路线硬件性能大幅提升、量子算法推动实际应用,涉及金融、汽车、医药、材料等行业,还诞生了第一个量子操作系统。量子计算公司致力于商业应用,通过云平台向客户提供服务;大学开设量子计算课程和专业;投资机构和政府提供了更多的研发资金;各种文章、研讨会、白皮书不断提及量子计算。更重要的是,中国“九章”光量子计算机实现了“量子霸权”。 现在,我们来看一看2021年量子计算会有哪些值得期待的改变? 2021年,美国依然领跑量子计算,IBM、谷歌、Rigetti、IonQ、霍尼韦尔等都有面向行业的量子计算机,微软也开发了量子启发算法,正在加快量子计算的应用。但世界上还有很多国家还没有商业量子计算机,不过这一局面或在2021年发生改变。 IBM承诺在德国的弗劳恩霍夫研究所和日本的东京大学各安装一台量子计算机,Rigetti与英国政府达成协议,部署英国第一台量子计算机。此外,芬兰的IQM在研制该国第一台量子计算机,奥地利的AQT和法国的Pasqal也致力于推出商业量子计算机。 在中国,本源量子路线图显示,2021年实现60量子比特超导计算机,同时推出半导体量子计算机。此外,量旋科技和启科量子有望分别推出超导量子计算机和离子阱量子计算机。 IBM目前量子比特数量为65,根据路线图,2021年IBM有望率先达到100量子比特。谷歌在2020年量子比特数量仍为53,但现有架构扩展为100量子比特并不难,有望在2021年继续与IBM齐头并进。此外,Rigetti Computing的128量子比特计划有望实现。 值得一提的是,微软在2020年发现了可用于制造拓扑量子比特的新材料,该公司原计划于2023年制造第一台拥有100个拓扑量子比特的量子计算机,有望提前到2021年。 由于量子计算机造价不菲(NASA和谷歌联手购买D-Wave机器花费1000万美元),云平台成为硬件公司提供服务的主要方式。IBM最早于2016年推出量子计算云平台,目前已经有越来越多的云平台开通了量子计算功能。 在提供量子计算云服务的公司中,一是制造出量子计算机的公司,如IBM、Rigetti、本源量子、Xanadu等,二是领先的传统云提供商,包括亚马逊、微软,两大平台已经占据全球云市场的半壁江山,而在中国,阿里、华为、腾讯、百度四大厂商占据八成市场份额,目前华为、百度已经推出量子计算云平台,阿里、腾讯有望在2021年跟进。谷歌比较特殊,它既是领先的传统云提供商,也是领先的量子计算硬件提供商。 但是目前不是每一个云平台都接入真实量子计算机,比如华为、百度、昆峰量子运行的硬件只是量子模拟器,本源量子云平台2020年刚刚接入真实量子计算机,随着技术进步和量子生态建设,2021年真实量子计算机将触手可及,大大降低学习和研究的成本。 目前量子计算硬件公司只有十余家,软件公司却有上百家。软件开发工具、编程语言、操作系统只有小部分公司在做,大部分软件公司更多地向行业下游转移,针对具体行业开发专门的量子算法,比如Multiverse Computing致力于金融量子算法开发。2021年量子软件公司分工会进一步明确,涉及每一个具有量子计算潜力的行业,包括人工智能、生物医药、材料发现、物流等。 2020年,各国愈加重视量子教育,此前量子计算研究只存在于博士阶段,但已有越来越多高校开设了硕士专业(参见《全球量子信息科学硕士学位盘点》),甚至本科也有量子计算课程(参见《史上最全量子信息教育资源汇总》),2021年会加剧这一趋势。 此外,量子教育还呈现出低龄化的趋势,美国已经启动针对K-12阶段学生的Q-12量子教育计划,2020年12月中国量子计算首次进入中学课堂,江苏省锡山高中基于国仪量子金刚石量子计算教学机的“量子计算理论与实验”正式开课。 因此,2021年开设更多量子课程已是大势所趋。 不论是刚成立的新公司,还是正在组建量子团队的科技公司,或者对量子计算应用感兴趣的下游公司,以及科研院所,都需要量子人才的加盟。 在领英上搜索“量子”,发现419条招聘信息,其中量子计算岗位招聘信息有67条,包括中科院物理所、北京量子院、深圳量子院等科研机构,以及华为、百度等,美国的量子计算招聘信息更是多达646条。仅金融领域,BCG统计,截至2020年6月,美国和欧洲的21家银行和保险公司已雇佣超过115名具有量子专业知识的人员。 2021年,企业和科研院所不仅会招聘更多有经验的人才,还会提供更多与量子相关的实习机会。 根据统计,2020年全球量子信息科技融资总额近7亿美元(大部分来自量子计算),超过2015-2019年的所有融资。2020年PsiQuantum公司获得1.5亿美元融资,AI药物研发公司晶泰科技获得3.188亿美元融资(利用量子模拟开发药物)。 2020年面临疫情肆虐和全球经济下滑,量子领域融资仍保持了快速增长,2021年由于疫苗上市和有可能的经济复苏,量子领域融资有望继续保持增长,尤其是部分创业公司开始启动上市计划(参加《全球第一家!美国量子计算公司将登陆纳斯达克》)。 此外,目前全球投资量子公司的风投机构有200多家,但他们中大多只投资了一家,基本上处在观望状态。这些风投机构对量子计算有所了解,一旦量子公司取得阶段性的成绩,这些机构很可能果断下手。 潘建伟院士领导的中科大量子物理与量子信息研究部现有多个量子计算研发团队,2020年取得了重大突破,比如光量子路线的陆朝阳团队,实现了玻色取样“量子霸权”,超导路线的朱晓波团队透露即将实现60量子比特,冷原子路线的苑震生团队开发了71个格点的超冷原子光晶格量子模拟器。 这些研究团队均未参与量子计算的商业开发,但是,鉴于中科大量子物理与量子信息研究部彭承志团队的创业经历(国盾量子),上述团队在2021年创立公司存在较大可能性。 目前量子计算公司已有100多家,正如我们在《量子计算商业前景分析》中所说,对于量子计算早期阶段,公司数量或许已经过多。其中有很大一部分在2015年左右成立,如今5年过去了,一些缺乏价值的公司可能面临淘汰,即陷入人才短缺→增长停滞→财务压力的恶性循环之中。 一些量子计算和技术计划没有达到预期,或者失败,或者无法获得更多的资金。比如,欧洲量子旗舰计划第一阶段于2021年9月截止,欧洲多数量子初创公司参与了这个计划,如果到时没有达到预定的目标,可能很难再获得财政资助。 实现量子优势或量子霸权被认为是量子计算追求的第一个目标,谷歌从2017年开始便朝着量子优势前进,到2019年9月才第一次实现,过了一年多,才由中国“九章”量子计算机第二次实现量子优势。2021年,随着硬件性能的提升、量子算法的进步以及政府提供更多的资金,将帮助更多量子优势实验的开展(丹麦玻尔研究所已经开发出一种纳米芯片,玻色取样能够扩展到量子优势的范围,由于缺少资金,实验无法开展),除了玻色取样等,还能在更多有实际应用的领域实现量子加速。 目前量子计算领域最大的挑战之一是可扩展性和量子纠错。关于可扩展性问题,IBM、谷歌以及其他研究团队(Rigetti、Pasql等)提出各种结构来实现量子比特的扩展,从而宣布通往1百万比特的规划。 关于量子纠错,阿里巴巴达摩院在2021年十大科技趋势中提到,演示纠错的系统必须同时达到“多比特”、“高精度”和“高连接度”:至少几千个高质量、强关联的比特。 关于高连接度,美国马里兰大学和杜克大学在2020年8月设计出32个量子比特离子阱量子计算机寄存器, 在超低温度下运行。这些量子比特可全连接,即任意两个比特可以直接相互作用。 其他的方法还有拓扑量子计算,拓扑量子比特本身就有纠错能力,微软表示100个拓扑量子比特可以相当于1000个逻辑量子比特。 早在2018年,欧洲成立量子互联网联盟(QIA),这是欧洲量子旗舰计划的一部分,实现量子互联网是量子旗舰计划的终极目标。2020年11月,荷兰宣布创建一个量子网络,连接阿姆斯特丹、鹿特丹、代尔夫特、海牙和乌得勒支等城市,2021年为该网络的集中建设期。 2020年,美国也公布了量子互联网计划,在52英里的“量子环路”上实现光子纠缠,同时完成44公里保真度90%的量子隐形传态。美国计划连接所有17个能源部国家实验室,作为量子互联网的主干,这一目标有望在2021年实现。 此外,加拿大量子网络(CQN)已经提上日程,第一步是在多伦多创建一个三节点网络,通过光缆连接,预计到2021年投入使用。 各国在2020年公布了自己的量子互联网计划,可以预见的是,2021年量子互联网建设将会如火如荼地开展。 原文章作者:光子盒,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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  • 研究人员利用量子密码技术增强网络加密
    一支由工程师和研究人员组成的团队正在研究利用量子密码技术来增强网络加密工具,以便在量子计算成为主流时,这些工具可以缓解安全风险。新加坡理工大学和新加坡国立大学(NUS)将使用“独立于测量设备”的量子密钥分发(MDI QKD)技术来构建针对日益复杂的威胁的网络安全防御。 在美国国家研究基金会的量子工程计划的支持下,该合作伙伴关系旨在使更先进的量子密码技术可为更广泛的行业所采用,并推动技术的发展,从而可以导致一类新的“量子弹性加密器”。星期五的声明。 他们补充说,这些加密器提供了高度可扩展且具有成本效益的工具,可以在不破坏现有数字基础架构的情况下进行部署。他们说:“这解决了当前市场上的局限性,在这些市场中,产品是设计用于点对点通信且不能扩展的。” “这还将容纳更多的用户,并使从金融服务机构到政府机构以及医院的众多应用受益。” 此外,现有的安全标准(例如,ATM和在线交易中使用的安全标准)并未使用量子技术。当量子计算技术变得随时可用时,这可能导致增加的安全风险。合作伙伴表示,当前的加密密钥仍可以充分保护数字通信,但指出,有报告称存在漏洞,应探索替代技术。 借助QKD技术,可以利用量子理论定律(具有量子信号的高度灵敏性)在不安全的网络上分配私钥。据新加坡机构称,他们可以检测到任何企图进行窃听的行为,从而提供一种安全的加密通信形式。 他们解释说:“秘密密钥是使用一系列精心准备的单光子量子信号传输的。如果秘密密钥被截获,量子信号将受到干扰,密钥将变得无用。” “由于无法拦截或窃听数据,因此提高了数字通信的安全性。” 该伙伴关系将探讨通过MDI-QKD技术进一步改善这一点的可行性,该技术也可以在现实条件下运行。 ST Engineering网络安全系统部门总裁Goh Eng Choon表示:“威胁形势正在迅速发展,我们必须为后量子计算时代的挑战做好准备。尽管QKD技术可用于保护数字通信,它还可以用来减轻将来用于利用和恶意瞄准弱链接并破坏全球加密生态系统的量子计算机。 Goh说:“对量子密码学的研究以及该行业第一个解决方案的共同开发将使我们能够探索该技术的潜力,进一步增强我们先进的网络安全解决方案的实力,并在QKD市场上立足。” NUS目前正在与纳米电子研究所的公司合作,共同开发基于芯片的新型量子密码设备,由于其较小的设备占地面积和较低的成本,它们可以应用于新的MDI-QKD技术和更广泛的量子密码技术。 NUS的助理教授Charles Lim Ci Wen领导了与ST Engineering的联合项目,他说:“随着量子计算在世界范围内变得越来越普遍,信息安全威胁也将变得更加先进。这种利用MDI-QKD的合作将导致量子弹性加密器,不仅可以防止信道攻击,而且可以防止检测侧信道攻击。” Lim补充说,该合作伙伴关系将探索如何将基于芯片的量子设备集成到商业网络加密设备中,从而降低QKD技术的成本。 原文章作者:一点前沿科技追踪,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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  • 美国科学家正将量子计算的承诺转化为实践!中国如何?
    麻省理工学院电气工程师William D. Oliver开发出基础技术,以实现大规模可靠的量子计算机。 正是音乐激发了William Oliver对计算机的毕生热情。 在纽约的手指湖(Finger Lakes)区长大的他,是一个狂热的键盘手。"我是靠声乐进入音乐学校的,"奥利弗说,"因为它比较容易一点。" 但一进学校,先是在纽约州立大学弗雷多尼亚分校,然后是罗切斯特大学,他几乎不避讳挑战。"我当时学习的是录音技术,这让我接触到了数字信号处理,"奥利弗解释说。"这让我接触到了计算机。" 25年后,他依旧对它们情有独钟。 奥利弗是麻省理工学院电气工程和计算机科学系新进的终身副教授,他正在构建一类新的计算机--量子计算机,有可能从根本上改善我们处理信息和模拟复杂系统的方式。量子计算仍处于早期阶段,奥利弗的目标是帮助引领该领域走出实验室,进入现实世界。"我们的任务是建立扩大量子计算规模所必需的基础技术,"他说。 从东海岸到西海岸,再回到东海岸 奥利弗在麻省理工学院的第一站,是作为媒体实验室的硕士生,与导师Tod Machover一起学习。他们的交互式脑歌剧项目将Oliver对音乐和计算机的热爱结合在一起。Oliver用计算机生成的 "天使般的弦乐琶音和合唱 "来编排用户的声音。该项目被安装在维也纳的Haus der Musik博物馆。"这是一个奇妙的大师项目。我真的很喜欢它,"奥利弗说。"但问题是'好吧,我接下来要做什么?" 渴望新的挑战,奥利弗选择探索更多的基础研究。"我发现量子力学真的很令人费解,也很有趣。"奥利弗说。于是他前往斯坦福大学获得博士学位,研究利用自由电子的量子光学。"我觉得非常幸运,我可以做那些几乎没有实际应用的实验,但这让我能够真正深入地思考量子力学。"他说。 奥利弗的时机也很幸运。他深入研究量子力学的时候,正值量子计算领域兴起。一台经典计算机,比如你正在使用的这台计算机来阅读这个故事,它以二进制位来存储信息,每一个位都有一个0或1的值。相比之下,量子计算机以量子比特存储信息,每一个量子比特都可以容纳0、1或0和1的任意同时组合,这要归功于一种叫做叠加的量子力学现象。这意味着量子计算机处理信息的速度远远超过经典计算机,在某些情况下,量子计算机可以在几分钟内完成经典计算机需要几千年才能完成的任务--至少在理论上是这样。当奥利弗完成博士学位时,量子计算还是一个处于起步阶段的领域,更多的是想法而不是现实。但奥利弗把握住了量子计算的潜力,所以他回到麻省理工学院帮助它长大。 量子比特的难题 量子计算机是令人沮丧的反复无常。这是因为那些量子比特叠加状态是脆弱的。在一个被称为退相干的过程中,量子比特可能会因为最轻微的干扰或材料缺陷而出错并失去其量子信息。2003年,奥利弗在麻省理工学院林肯实验室担任工作人员,帮助解决退相干等问题。他与同事特里-奥兰多、莱维托夫(Leonya Levitov)和塞斯-劳埃德(Seth Lloyd)的目标是设计出可靠的量子计算系统,并能扩大到实际使用。"量子计算正在从科学好奇心过渡到技术现实,"奥利弗说。"我们知道它可以在小规模下工作。而我们现在正试图增加系统的规模,这样我们就可以做一些实际有意义的问题。" 即使是背景水平的辐射也能在短短几毫秒内触发退相干。在最近的一篇《自然》论文中,奥利弗和他的同事,包括物理学教授乔-福马吉奥,描述了这个问题,并提出了庇护量子比特免受破坏性辐射的方法,比如用铅屏蔽它们。 他很快强调了合作在解决这些复杂挑战中的作用。"将这些量子系统工程化为有用的、更大规模的机器,几乎需要研究所的每个部门,"奥利弗说。在他自己的研究中,他从铝中的电路中构建了量子,这些电路被超冷到只比绝对零度高一点点的温度。在该温度下,系统会失去电阻,可以作为存储量子信息的谐波振荡器使用。将这样一个复杂的系统工程化可靠地处理信息意味着 "我们需要引入很多有才能的人,"奥利弗说。 "例如,材料科学家将对材料和表面的缺陷有很多话要说,"他补充道。"电气工程师会对如何制造和控制量子比特有话要说。计算机科学家和应用数学家将对算法有话语权。化学家和生物学家知道要解决的困难问题。等等。" 奥利弗说,他刚加入林肯实验室时,只有两名员工专注于量子技术。现在这个数字已经超过了100人。 2015年,Oliver成立了工程量子系统(EQuS)小组,专门关注超导量子技术。他还是林肯实验室研究员、麻省理工学院量子工程中心主任、电子学研究实验室副主任。 量子的未来 奥利弗设想量子计算的作用将稳步增长。谷歌已经证明,对于一项特定的任务,一台53位的量子计算机甚至可以远远超过世界上最大的超级计算机,后者拥有四千亿个晶体管。"这就像小鹰号的飞行,"奥利弗说。"它离开了地面。" 在短期内,奥利弗认为量子计算机和经典计算机可以作为合作伙伴工作。经典机器将通过算法搅动,在其量子比特退相干之前为量子计算机调度特定的计算运行。奥利弗说,从长远来看,纠错代码可以使量子计算机无限期地运行,即使一些单独的组件依旧有问题。"而这时量子计算机将基本普及,"奥利弗说。"它们将能够大规模地运行任何量子算法。" 这可以使分子生物学、量子化学和气候学等领域的复杂系统的模拟能力得到大幅提升。 奥利弗将继续推动量子计算向这一现实发展。"已经有了真正的成就,"他说。"同时,在理论方面,只要我们有一台足够大的量子计算机,我们就能解决一些实际问题。" 量子计算的国家博弈 量子计算由于其颠覆性的技术优势,成为了世界主要大国争相竞逐的科技高地。如果将经典计算比作冷兵器,那么量子计算就是核武器。 中国同样在量子计算领域重金布局。近期,由中央网信办与财政部共同发起的投资基金中国互联网投资基金领投本源量子,帮助后者完成了数亿元规模的A轮融资。本源量子该轮融资还包含了国务院直属投资机构国新基金、中金祺智等一批国家队投资机构,以及成都产投、建银国际、中科育成、中天汇富等知名机构跟投。 本源量子同时获得中网投和国新基金的青睐,说明量子信息科技已获得和网络安全、人工智能、大数据、云计算同等的重视程度。 本源量子成立于2017年9月,总部位于合肥高新区,同时在北京、上海、成都、深圳等地设有分支机构。团队技术起源于中科院量子信息重点实验室,两位创始人中科院院士郭光灿和中科大教授郭国平为量子计算行业领军人物。 本源量子以量子计算机的研发、推广和应用为核心,专注量子计算全栈开发,各类软、硬件产品,技术指标国内领先,现有知识产权成果四百余项。 2020年9月,本源量子正式推出了国产工程化的超导量子计算机——OriginQ Y 悟源(搭载6比特超导量子处理器夸父 KF C6-130),保真度、相干时间等技术指标均达到先进水平,并通过本源量子云面向全球用户提供量子计算服务。 参考资料:https://news.mit.edu/2021/william-oliver-quantum-computing-0119 原文章作者:本源量子计算,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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  • 33岁南科大科学家获固态量子计算重要突破,成功实现单原子直写的量子计算芯片|专访
    如今,量子计算研究已成为全球科技发展的一大热点,各主要国家高度关注量子计算的发展,启动国家级量子战略行动计划,大幅增加研发投入,同时开展顶层规划以及研究应用布局。同时,国际产业界也纷纷投资量子计算,如谷歌、IBM、英特尔、微软等巨头企业更是积极推动量子计算产业的发展,其中以谷歌公司在 2019 年首次实现量子霸权,为产业界在量子计算方面发展的标志。据波士顿咨询公司(Boston Consulting Group)预测,量子计算机将很快开始解决许多今天的计算机无法解决的工业问题。那么量子计算机离我们还有多远呢?从当前硬件、算法和计算机架构上来说,量子计算机还不是很成熟。在 20 多年前,澳大利亚的量子计算机专家 Bruce Kane 在《自然》上发表了名为“A silicon-based nuclear spin quantum computer”论述了搭建硅基量子计算机的问题,并指出之中的关键是要将量子比特放置在间距 10—20nm 时所能够实现的一种两比特门。众所周知,我们的电脑是由很多具有特定功能的复杂电路组成,其中就有很多逻辑门电路。这些逻辑门电路及其有序组合就是电脑中形形色色的功能的基础,进而成就了人类数字社会的今天,而逻辑门操作的稳定性和开关特性决定了电脑的很多关键性能,例如计算速度等。这种特殊的两比特门就像是我们通向通用硅基单原子量子计算机的最后一道门一样,来自南方科技大学的贺煜副研究员也许就是开启这扇通向单原子级别硅基量子计算大门的开门人。他和团队成员一起,利用高精度微纳加工方式,将两个磷原子构成的量子点分别放置在相距 13nm(也就是130)的位置上,实现了第一个适用于量子计算机的高速两比特门。 图 | 《麻省理工科技评论》中国区“35 岁以下科技创新 35 人”榜单入选者贺煜贺煜现在是南方科技大学量子科学与工程研究院的副研究员、独立 PI、硅量子器件和量子计算方向团队带头人。多年来,他在量子计算和量子网络方面取得了系列开创性成果,利用前沿量子技术操纵单个原子、电子和光子,在微观世界构建未来信息技术。从硬件的角度来说,如果能基于硅制作量子计算机无疑是最方便的,因为从材料上来说,硅在地球上的含量是十分富足的。再者,如今的半导体工艺大都基于硅材料,那么与传统半导体工艺的兼容性也能使得量子计算机的构建变得更加方便。在 2019 年,贺煜带领团队证明了硅基磷原子体系第一个两比特门,是满足通用量子计算判据的最后一条,也正是 Bruce Kane 提出的量子计算方案中关键的一环。来自南方科技大学的俞大鹏院士以此推荐贺煜博士入选“35 岁以下科技创新 35 人”榜单,并表示:“这个工作为大规模量子计算芯片奠定了坚实基础,是一个里程碑式的工作。”该成果以封面文章发表在《自然》上,贺煜为第一作者,且该工作被列为“2019 年量子计算实验十大进展”。 图 | 贺煜发表在《自然》的论文 贺煜创造性地采用扫描隧道显微镜技术(STM)实现纳米尺度芯片加工,成功地以单原子级别的精度将两个磷原子构成的量子点放置在 13 纳米间距上,在硅基量子芯片上实现了第一个高速两比特门——800 皮秒的根号交换门,并实现了利用全统计计数方法对比特读出保真度的优化、参与构建比特读出保真度分析的理论工作等。这是一种高精度的微纳加工方式,可用于制备单原子、单电子量子器件以及人工量子材料,并能够实现单原子尺度的量子计算,为大规模可扩展的硅基量子计算奠定了坚实基础。多年来,贺煜在量子计算和量子网络方面取得了系列开创性成果,用前沿量子技术操纵单个原子、电子和光子,在微观世界构建未来量子信息技术平台。回顾他的求学之路,用“根正苗红”来形容再合适不过。自本科起,贺煜就在中科大这片量子的土壤中长大,并以优异的成绩保送本校硕博连读。期间在导师潘建伟院士和陆朝阳教授的指导下,贺煜主要研究砷化镓自组装量子点,核心成果包括一系列单光子源方面开创性工作,以及首次观察到自发辐射谱线擦除效应——实现量子光学的实验突破,以及单光子向单电子自旋的量子传态等。谈及选择量子技术作为研究方向的原因,他告诉 DeepTech:“之所以一直选择量子物理、量子计算的方向,首先是兴趣爱好,是自己对于微观世界的好奇心和对量子世界的喜爱所驱动,其次是因为量子计算是一个将改变人类未来的前沿科技,尤其是硅量子计算芯片具有很大的产业潜力,希望通过自己的耕耘为社会贡献一份力量,为科学发展做一份努力。” 图 | 贺煜发表在《自然-光子学》的论文 2015 年以后,贺煜继续在陆朝阳教授团队做了半年的博后研究,结合博士期间的工作,实现了当时世界最高光子数玻色抽样——证明了量子计算机对于第一台电子管计算机 ENIAC 的超越和第一台晶体管计算机 TRADIC 的超越,研究成果以论文形式发表于 2017 年的《自然-光子学》上,并入选“2017 年中国十大科技进展新闻”。论文指出,为完成高性能玻色抽样实验,研究团队克服的技术难点有两个:一是基于砷化镓量子点,研究团队设计了稳定的高亮度单光子源;二是设计并使用了性能卓越的多光子干涉仪(multiphoton interferometers),其传输效率高达 99%。研究团队完成并实现了 3 光子、4 光子以及 5 光子玻色抽样实验,采样率分别为 4.96kHz、151Hz 和 4Hz,都达到之前实验的 24000 倍以上。 图 | 贺煜团队开发的高性能玻色抽样实验平台这是一项十分惊人的突破,是首次量子计算机超越传统计算机的案例。火车刚刚出现时比马车还慢,飞机刚刚问世时只能在空中短暂停留,如今都是改变生活的重要科技成果。量子计算机从理论上来说,会比传统计算机快很多,是基于量子比特运行的计算机。通过量子物理学中的两个奇异的原理——“纠缠(entanglement)”和“叠加(superposition)”,量子计算机能以指数形式扩展计算机的处理速度。从根本上来说,量子计算机目前仍处在产业发展的初期阶段,但军工、金融、石油化工、材料科学、生物医疗、航空航天、汽车交通等行业都已注意到其巨大的发展潜力。随着时间的推移,预计 2050 年左右将达到每年 3000 亿美元的营业收入,将成为改变世界的下一代技术革命关键领域之一。回顾计算机的发展历史,世界上的第一台计算机是 ENIAC,它生于第二次世界大战,主要任务是计算弹道,是一台军用计算机。而计算机的全面普及其实与商业计算机的出现和网络的构建息息相关。那么量子计算机会不会也沿着这一条“老路”发展呢?这也是一个值得思考的问题。贺煜认为,量子计算机要走向应用,量子网络和通信是十分关键的技术,必须做以突破。如今他任教于南方科技大学,除了量子计算之外,主要研究方向还有量子网络。2017 年,他和团队实现了单光子到单电子的量子传态,开发了一整套全新的单光子频率比特控制和测量方案,验证了单个光子和电子之间的纠缠,并且把光子的量子信息传递到 5 米远的电子自旋上去,为固态量子网络研究的重要突破。 图 | 贺煜及研究团队完成的“单光子-单电子”量子传态 而谈及接下来的研究方向,贺煜表示:“根据硅量子计算的发展趋势,在南方科技大学量子科学与工程研究院,我将带领硅量子计算团队,研究硅基量子计算芯片和量子计算,从根本问题入手,解决目前的一些技术瓶颈:进行硅基单原子量子器件的基本物理研究;研究新型的硅基原子比特和研究比特耦合技术;利用低温扫描隧道显微镜直写技术构建新型芯片等。并将研发的新工艺和半导体芯片产业化进行对接,为将来的广阔商业前景奠定基础。”-End-参考1.Kane, B. E . A silicon-based nuclear spin quantum computer.. Nature, 1998.2.He Y , Gorman S K , Keith D , et al. A two-qubit gate between phosphorus donor electrons in silicon. Nature, 2019, 571(7765):371-375.3.Wang H , He Y , Li Y H , et al. High-efficiency multiphoton boson sampling. Nature Photonics.20174.He Y , He Y M , Wei Y J , et al. Quantum State Transfer from a Single Photon to a Distant Quantum-Dot Electron Spin. Physical Review Letters, 2017, 119(6).【正在报名】《麻省理工科技评论》“35 岁以下科技创新 35 人” 2021 年中国区榜单评选正在报名中!如果您身边有符合条件的人选,欢迎点击“”进行提名。 原文章作者:一点资讯,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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  • 桌面型量子计算机研发商量旋科技获2000万元a+轮股权投资
    【猎云网北京】1月13日报道 猎云网近日获悉,桌面型量子计算机研发商量旋科技(SpinQ)宣布完成2000万元A+轮股权投资,这是量旋科技在最近半年内完成的第三笔融资。 量旋科技团队表示,新的资金将主要用于实用型超导芯片量子计算机的研发。 量旋科技是一家致力于机商业化和普及化的高科技公司,由深圳量子科学与工程研究院(SIQSE)孵化,已完成策源创投领投、明势资本跟投的天使轮融资,团队由多名来自于清华大学、中国科技大学、南方科技大学以及加拿大滑铁卢大学的领域的专家创立。天眼查APP信息显示,深圳量旋科技有限公司成立于2018年8月,法定代表人为项金根。 量旋科技提出将量子计算机桌面化的目标:打造尺寸小、重量轻、可在室温下工作、成本低、易维护、以及操控简单、容易理解的小型量子计算仪器。和超导核磁共振谱仪不同,小型核磁共振谱仪基于永磁体和集成电路的技术,能满足上列的多个要求。截至目前,量旋科技SpinQ将商用的永磁体小型核磁共振谱仪进行改造,使得其满足核磁量子计算机的要求:具有任意脉冲序列生成功能以实现任意的量子算法;精准时序控制能力,以同时精确控制多个比特;较高的磁场均匀度,以获得较长的量子态寿命等。在改进硬件的同时,还开发了相应的量子控制与应用软件。硬件与软件结合,实现了内置2个量子比特的桌面量子计算原型机。该原型机不但可以演示量子态、量子叠加、态演化等基本量子力学概念,同时可展示量子计算机的基本原理,演示量子计算各种算法。 量旋科技将继续致力于核磁共振桌面量子计算机的自主研发,包括磁体的小型化、磁场均匀度的提高、控制电路的集成化等。结合PCQ的经验,公司还将推出基于其他平台的通用量子计算云平台,以推动量子计算的科研、教学、普及和商业化。希望在不久的将来,桌面量子计算仪器能进入千家万户。 原文章作者:一点资讯,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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  • BTQ比特量子APP云挖矿,2020年4月10日全球启动中!
    据瑞士日内瓦媒体报道,BTQ比特量子实验室历经三年打造的量子加密应用生态云平台APP,于2020年3月发布内测,2020年4月10日正式全球启动挖矿,同时首次上线GBEX金砖国际交易所。云平台APP设有云量子LITE体验版和PRO专业版设备,采用分片式量子模拟技术和Shor算法,产生区块奖励。APP内置去中心化钱包,包含资产管理于一体,可存储比特币、以太坊、泰达币等主流货币,同时也包含BTQ比特量子的三个量子生态币种BTQ、BTQC、QCPU。 去中心化的量子计算双生态 BTQ比特量子实验室将量子计算研究领域拆分成两个应用版块,一是量子行业孵化生态,主要是研究研发全方位实现量子计算,包含六大版块即量子芯片、量子计算机、量子云、量子软件、量子测控、量子应用。二是区块链加密应用生态,主要包括三大部分,分别是加密货币、加密社交、网络安全。二个版块合而不同,相互弥补,为可持续量子产业发展带来强劲动力。 终结GPU挖矿时代 依托于来自各领域的尖端科学家和行业专家组成的量子计算产业的顶尖技术团队,现已成功实现54Qbit量子比特数,开发出超导量子芯片QCPU,并成功于2020年3月发布超导量子云平台,让所有区块链爱好者可随时用手机参子量子云分片技术算力挖矿,由此一来,引起行业巨大反响,终结了传统GPU挖矿的时代。 简单易用的打卡式挖矿 在推广BTQ比特量子的方式上,采用了社区制度的共建自治方式,真实还原区块链去中心化的本质,所有参与者均采用匿名化,值得惊喜的是,所有区块链爱好者均可免费参与BTQ量子挖矿,只需要手机安装APP后,采用签到式领取,即可收取当天的挖矿成果,这种新的挖矿方式不仅简单方便,还增加了用户的高粘合性,为未来量子产业应用发展铺得一条金路。 行业大佬集结新物种,打造明星项目 2013-2019年间,BTQ比特量子实验室先后接受来自美国Veritable LP家族基金、阿联酋皇家财富基金、比特币基金会、莱特币投资基金、以太坊信托基金、比特币现金基金会共计10亿美元的前期投资,量子计算挖矿是一种新物种,也许你错过了比特币、莱特币、以太坊,但2020年,你决不能错过BTQ比特量子,相信有一大批业界话语权的机构参与比特量子,势必一定是2020年的明星项目,BTQ生态将火爆全球!!! BTQ比特量子实验室背景 2007年6月组建于瑞士日内瓦,根据研究领域不同,比特量子先后在美国、英国、德国、澳洲、新加坡筹建了五个量子实验室,比特量子团队成员全部来自各领域的尖端科学家和行业专家,是量子计算产业的顶尖技术团队。BTQ比特量子实验室目前在量子计算挖矿已有显著成果,已成功实现54Qbit量子比特数,开发出超导量子芯片QCPU。 BTQ比特量子全球社区亚洲、欧洲、澳洲即将2020年4月10日同步启动,20万社区粉丝、六大主流交易所,让我们再一次见证历史!!! BTQ比特量子全球社区 2020年4月7日 原文章作者:Innoverview,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
    发表于5 天前
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  • 量子计算机相比普通电脑运算为什么更快?
    量子计算机(quantum computer)是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法时,它就是量子计算机。 经典计算机: 要说清楚量子计算,首先看经典计算机。经典计算机从物理上可以被描述为对输入信号序列按一定算法进行变换的机器,其算法由计算机的内部逻辑电路来实现。 1.其输入态和输出态都是经典信号,用量子力学的语言来描述,也即是:其输入态和输出态都是某一力学量的本征态。如输入二进制序列0110110,用量子记号,即|0110110>。所有的输入态均相互正交。对经典计算机不可能输入如下叠加态:C1|0110110 >+ C2|1001001>。 2.经典计算机内部的每一步变换都演化为正交态,而一般的量子变换没有这个性质,因此,经典计算机中的变换(或计算)只对应一类特殊集。 量子计算机: 量子计算机的输入用一个具有有限能级的量子系统来描述,如二能级系统(称为量子比特(qubits)),量子计算机的变换(即量子计算)包括所有可能的幺正变换。 1.量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态,其相互之间通常不正交; 2量子计算机中的变换为所有可能的幺正变换。得出输出态之后,量子计算机对输出态进行一定的测量,给出计算结果。 由此可见,量子计算对经典计算作了极大的扩充,经典计算是一类特殊的量子计算。量子计算最本质的特征为量子叠加性和量子相干性。量子计算机对每一个叠加分量实现的变换相当于一种经典计算,所有这些经典计算同时完成,量子并行计算。 原文章作者:一点资讯,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
    发表于5 天前
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  • 18岁仅华裔博士,颠覆量子计算,科学杂志给出惊人观念
    炙手可热的量子计算 量子计算成为目前炙手可热的名词,其热度不亚于当年的“远红外”、“云计算”、“纳米技术”、“石墨烯”。自从去年年底量子计算开始火起来之后,包括全球的政企、科研单位纷纷表示强烈关注,甚至券商也开始对其进行研究,由于量子信息单元的叠加性,量子计算的算法优于传统算法,因此多被应用于计算机领域,量子计算机的效率以及计算速度比传统计算机快,所以量子计算的优越性和加密的特性,备受关注! 什么是量子计算:量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。在理解量子计算的概念时,通常将它与经典计算相比较。经典计算使用二进制的数字电子方式进行运算,而二进制总是处于0或1的确定状态。量子计算借助量子力学的叠加特性,能够实现计算状态的叠加。它不仅包含0和1,还包含0和1同时存在的叠加态(superposition)。 少年强则国强 计算机的这优越性就在前不久,被一位18岁的华裔博士的研究成果打破了,他开发了一种新的可以在传统计算机上运行并完成计算的推荐算法,可以实现指数级别的加速,普通的计算机也可以实现。 科学杂志称他是“杀死量子计算大进展”的少年天才,这位青年叫Ewin Tang,美国华裔,中文译名为唐乙文。他开发出这种新算法时,年仅18岁,Ewin Tang 14岁就读于德州奥斯汀分校,主修数学与计算机科学,在量子信息中心(UTQIC)跟随Scott Aaronson研究量子计算。2018年秋季,Ewin Tang开始在华盛顿大学跟随James Lee攻读理论计算机科学博士。福布斯30岁以下精英榜对Ewin Tang的推荐理由是,“将量子算法‘去量子化’,允许常规计算机像量子计算机一样快速地解决特定问题,这使她成为了科学界的头条人物”。 从小就是别人家的孩子 唐乙文出生于2000年,自幼就天赋异禀的天才们一样从小就有一个开挂人人生,自进入小学开始在学校就连续跳级,12岁的时候他的SAT考试的分数高达1920分,由于天资聪慧,14岁时直接跳过了高中课程,并开始正式接触了大学数学和计算机科学课程,并成为德克萨斯大学有史以来每门学科都获得满分的最年轻的学生。 优秀离不开家庭 唐乙文的优秀一方面是天赋和个人的努力,当然也离不开父亲唐力平培养,父亲唐力是一名华裔生物工程教授,主要的研究方向为纳米技术以及组织工程和干细胞等,他从小就开始培养唐乙文的独立思考能力和动脑能力,对他要求很严格。在唐乙文还没进入大学时,唐力平就会亲自教授唐乙文一些大学知识。 进入大学后,唐乙文就跟随父亲到他的生物科学实验室工作兼职工作,在父亲唐力平的悉心培养和教导下,唐乙文各方面都得到了惊人的发展,特别是在科研的理解方面更是表现出了惊人的天赋,就凭借兼职期间的知识在大学期间,唐乙文成功发表了4篇生物材料相关方面的论文。 开挂的人生 2014年,唐乙文关于实时检测感染光学成像探头方面的研究取得了重要成果,因此获得了用于表彰十八岁以下年轻人在科技、数学、文学等领域做出重要贡献的戴维森奖金。从2001年设立以来,获得该奖励的年轻人总共只有两百多名。 2017年唐乙文选修了由斯科特·亚伦森教授的量子信息方面的课程,并获得亚伦森教授的指点,由亚伦森教授带着唐乙文参加了加州大学伯克利分校的量子计算研讨会,这场汇集了世界顶尖的量子计算领域专家的研讨会上,十八岁的唐乙文对自己发现的新算法进行了演算和展示,并且指出量子算法和他开发的这个在传统计算机上的算法相比并没有明显的速度上的优势,并就这个算法的问题和各位权威的专家学者辩论了两天。 最终,与会专家对这个算法均予以认同,达成共识。此次量子算法能带来指数级的加速的证据就此被推翻,唐乙文的研究看似证明量子计算的比之传统算法没有优势,似乎没有存在的必要,当时的科学杂志也称唐乙文的研究"杀死了"量子计算的大进展。 在小编理解看来,不管是量子计算还是传统算法两者都是密不可分的,在一定程度唐乙文的研究恰恰促进了量子计算带来了更有价值的发展,如今的唐乙文也因为这个石破天惊的新发现,进入博士阶段的学习,相信在不久的将来又会有更多关于他的科技消息,中国人真的很聪明,中国的科学技术也会未来可期。 你怎么看? 原文章作者:一点资讯,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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  • 【智库声音】量子科学:混合战中的颠覆性创新
    来源: 军事文摘 编者按 2020年3月19日,欧盟与北约资助的独立智库欧洲应对混合威胁卓越中心发表《量子科学:混合战中的颠覆性创新》一文,简要阐述了量子科技在未来混合战中发挥的作用。该文是该中心“混合战:未来与技术”系列文章的第二篇。根据卓越中心的计划,该系列将由19篇谈及各类不同技术的中短篇幅文章组成。本文作者拉尔夫·蒂埃尔为前德国国防军退役上校,现任德国StratByrd咨询公司首席执行官。 一、主要观点 文章认为,量子科技是改变游戏规则的颠覆性技术,将在计算、通信、加密、导航和感知等领域颠覆现状;量子技术若应用于作战,将改变目前的攻防态势,人工智能算法、高强度加密通信和不依赖全球定位系统的导航都将因此受益;中美俄为目前量子科技领域的领跑者,欧洲潜力巨大但举措不足,未来面临失去技术领导地位、失去加密和信号情报能力,以及关键基础设施被暗中易手的风险。 二、主要内容 (一)主要影响 文章认为,量子科技发展迅速,可打破摩尔定律,既可大幅提升现有技术的敏感度、精度、速度和可用性,也将促进纳米、生物、信息和神经等领域的突破。其中,量子科技对计算、通信、加密、导航和感知等领域的提升尤为明显,这些都将对混合战的攻防双方产生影响。 文章估计,依照应用领域的不同,可供使用的量子计算将在未来5-20年出现,而部署相应的对抗手段则需要10年以上,攻防对比将出现窗口期。量子科技将大幅加快作战指挥控制速度,在电磁领域实现隐蔽作战,并可破解隐身技术,使北约和西方面临失去技术领导地位、失去加密和信号情报能力,以及关键基础设施被暗中易手的风险。 (二)主要领域 文章在简要介绍了量子科技的原理和发展历程后,首先从量子计算、量子密钥分发、量子感知和导航3方面简要阐述了其颠覆性特性。量子计算可大幅提高数据处理能力,使现有的加密算法形同虚设;量子密钥分发则可保障通信的绝对安全;量子感知则可探测封闭环境、地下、水下等领域,量子导航则可实现不依赖全球定位系统的高精度定位。量子科技在军事领域应用后,指挥控制和武器设计等方面都将出现飞跃发展。 (三)主导力量 之后,文章简要梳理了目前量子科技领域的主导力量。其中,中国投入最大、举措最多、领域最广,成就卓著,其量子通信和加密领域已领先美国,在量子计算、雷达、感知、成像、度量和导航等领域进展明显,并于2017年在安徽合肥投资100亿美元成立量子信息科学国家实验室,并在政府研究机构、大学和中国船舶集团有限公司、中国电子科技集团公司等企业间建立了联系;美国政府、军队和企业均有动作,投入也在加大,2016年美政府投入2亿美元资助量子科技研究,2018年又投入2.5亿美元,美陆军和空军均有相关研究项目,谷歌、IBM、英特尔和微软等企业也于10年前便开展了量子科技研究;俄罗斯稍显落后,但也有具体举措,2018年,俄总统普京宣布为量子领域投入30亿美元。 最后,文章认为,欧洲在量子科技领域潜力巨大,世界近半的量子研究论文和40%的研究人员均位于欧洲,也于2018年开展了量子技术旗舰项目,在今后10年为5000名研究人员提供资助,并计划在欧洲建设“量子网络”,推动该技术的商业应用。但欧洲工业界参与不足,企业在此领域投入较少,亟待改善。 (四)主要建议 三、相关信息 2018年12月,特朗普政府签署《国家量子倡议法案》,要求保持美国量子信息科学和技术应用领域的领导地位。 2019年12月6日,俄罗斯副总理马克西姆·阿基莫夫在索契的一个技术论坛上宣布,未来5年,政府将向俄罗斯主要实验室进行的基础和应用量子研究注入约7.9亿美元。 2019年12月20日,美国驻东京大使馆代理副团长和日本负责科学、技术和创新政策的总干事签署了关于量子合作的声明,正式确立了两国在量子领域共同利用科学合作的承诺。 注:原文来源网络,文中观点不代表本公众号立场,相关建议仅供参考。 人工智能 陆军 海军 空军 航天 网络空间 电子信息 核武器 基础科学 技术 原文章作者:国防科技要闻,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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    最后回复 严蒙雨 5 天前
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  • 易懂好用!国产量子计算云平台2021首度更新
    自去年12月发布“五朵云”战略后,本源量子团队一直在马不停蹄,不断迭代现有量子云平台,努力为广大量子计算从业者和爱好者提供更为优质的计算服务。 下面请跟小编一起看看在2021年伊始本源量子云有哪些新变化。 此前,本源量子云相关文档分布在平台各个角落,用户查找起来较为麻烦。 为了方便用户查找和阅读,本次更新我们将平台相关文档全部汇总在一起,形成统一的文档中心,帮助用户快速查找所需文档。 另外,我们也对文档中心做了相应分类: 量子计算基础——介绍量子计算基本原理及相关算法; 本源量子云平台——向用户介绍平台计算资源的使用步骤; 本源开发者工具——为开发者提供详细的开发工具使用手册。 总之,我们希望新上线的文档中心为云平台用户提供更好的支持。 本源量子云目前提供了真实量子计算、虚拟仿真开发、量子应用、科普教育、社区交流等多种服务。 为了方便新用户快速了解和使用量子云平台,我们提供了快速入门指南。针对初学者和专家用户,我们提供不同的路径指引,帮助他们快速了解和使用云平台相关产品和服务。 图片来源:本源量子云 量子线路编辑模块面向初学者和进阶用户,无需编写代码,只要拖动相应的逻辑门即可完成量子电路的搭建和验证。 本次优化主要涉及如下功能,优化后的量子线路编辑将会给用户带来更好的使用体验! 页面适配优化,方便用户查看当前页面所有内容;支持delete键删除逻辑门;支持在编辑窗口直接增加或减少量子比特数;支持结果导出pdf、svg等格式文件;支持导入和导出OriginIR文件。 Step1. 在真实量子计算云、仿真开发训练云、应用推广云以及教育科普云的右上角有新增的文档中心,点击后即可进入文档中心。 图片来源:本源量子云 Step 2. 进入文档中心后,即可看到快速入门以及做好分类的文档。 Step1. 在真实量子计算云或仿真开发训练云页面点击立即使用按钮,即可进入量子线路编辑。如未登录,则需要登录后才可使用。 图片来源:本源量子云 图片来源:本源量子云 原文章作者:一点资讯,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
    发表于5 天前
    最后回复 屈凝雨 5 天前
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  • 全球首款量子手机来了,某厂商是秀肌肉还是蹭流量?
    哈喽黑粉们,欢迎来到黑马公社。 去年一帮民科搞的“量子波动速度培训班”火爆了网络,小学生闭着眼睛, 快速翻阅书本,号称一分钟能阅读10万字。 http://p8.itc.cn/images03/20200524/13af4d496e0841af8f2c05ea6cd2d89f.jpeg 这种有辱智商的“量子读书”法,让一直处于高端科学领域的量子平白无故背了个锅。 我们也长记性了,在民用领域,基本上只要和量子扯上关系的,十之八九就是骗子。 但如果是三星呢? 近日,三星发布了一部名为Galaxy A Quantum的手机,这部手机没有引起很大的热议,配置也平平无奇。 http://p1.itc.cn/images03/20200524/b3bd6780d55945b79ecd1bac9b4ea497.jpeg 配备配备了Exynos 980处理器,背面具有四摄像头,包括64MP主摄像头,12MP超广角摄像头,5MP微距摄像头和5MP深度传感器,4500mAh电池,支持25W快速充电。 http://p0.itc.cn/images03/20200524/a1cdaf2d3ca44f3fb53b39f326b0e277.jpeg 从配置看,就是一部十分普通的中端手机,但这部手机有个不一样的名字:量子手机。 听到这个名字,你们大概也和黑马一样,不知所云。在黑马现有的知识架构里,量子是一个十分高深的科学领域,无论是技术难度还是成本,都让“量子”这个概念和我们的生活基本不想关。 但是三星所推出的这个量子手机,价格仅有649000韩元,约合人民币3751元。是三星在量子领域实现了重大突破?把这种技术带向消费领域? 怀着种种的疑惑,黑马准备好好探究一下三星Galaxy A Quantum。 三星Galaxy A Quantum搭载了由本地运营商 SK电讯开发的量子随机数生成芯片(QRNG),这个芯片是RNG的一种。 RNG又是啥?中文名为 随机数发生器,顾名思义可以生成一大串随机数,既然数据是随机的,因此RNG技术具备很高的安全保障性。 http://p0.itc.cn/images03/20200524/5cedfce874bb4ebdb96f40a6d80257a1.jpeg 嗯, 三星Galaxy A Quantum就是一部主打安全性的手机,到这黑马也基本明白了,这个三星Galaxy A Quantum和量子手机基本没有什么关系。 到这看着云里雾里的,黑马解释一下,为啥这手机和量子手机没有什么太大的关系。 我们把目光放到前文中提到的量子随机数生成芯片(QRNG),这款芯片是采用了量子密钥分配(QKD)技术,可以通过测量光量子态得到的随机数来加密信息。 什么是光量子态,看不懂没关系,在这里只需要知道,虽然有量子两个字,但这个QRNG和量子并没有多大关系。 QRNG 的工作机制并不是按照量子力学原理,而是基于非常高的计算速度来生成完全不可预知的随机序列。 http://p1.itc.cn/images03/20200524/c7afa5ca9def4ec18c27e4a79ac263a0.jpeg 划重点,基于非常高的计算速度,说白了就是依靠计算机模拟,基于算法生成了伪随机序列。 因此,三星这款Galaxy A Quantum,虽说采用了量子密钥分配技术,但从原理上来说,实际上是和量子手机不太搭边的伪量子手机。 在回答这个问题之前,我们先来看看量子所具有的魅力。 这里我们来了解一个概念:量子霸权,它是量子计算装置在特定测试案例上表现出超越所有经典计算机的计算能力。 http://p3.itc.cn/images03/20200524/45375a8c1b0d4967a206a24ebfa10b26.jpeg 再次划个重点:超越所有经典计算机的计算能力。 总之一句话,量子的计算能力是无可比拟的,无可比拟到什么程度?举个例子,谷歌研究人员架设出53量子位的量子计算机能够在3分20秒之内,就完成了现存最先进的传统超级计算机“Summit”需要一万年时间才能处理完的问题,这也是全球首次实现了量子霸权。 http://p9.itc.cn/images03/20200524/ee4ca13faab443b990ef9d6d70b0692d.jpeg (图源:NASA) 再举个例子,中国的《天河二号》超级计算机,用模拟量子计算机的算法,实现了超级计算机的计算速度大跨越!并且在这个领域达到了世界领先水平,《天河二号》超级电脑在模拟量子算法上也实现了量子霸权。 http://p1.itc.cn/images03/20200524/146a563316a848dda2252044623475cc.jpeg 到这可以看出, 一旦量子技术真正应用在手机上,其强大的算力将会为手机带来无限的可能性,甚至可以让手机像人类一样具备创造力和思想。 但是我们也看到了,无论是谷歌的量子计算机,还是我们国家的「天河二号」,其体积都不是手机所能承受的,其技术难度和成本更是难以估量。 因此应用在手机上,以目前甚至是未来很长一段时间的技术来说,量子手机都很难实现。 三星Galaxy A Quantum更多的也只是一个宣传噱头,但是在未来,如同电脑诞生之初一样,具备更强大计算力的量子技术,势必会彻底革新整个人类生活。 这点,黑马坚信不疑,只是目前来说,还为时尚早。咱也不要打这种量子手机的噱头,小心被标上“遇事不决,量子力学”的名号。 撰文:祖恒 编辑:Lena 监制:Andy 深度文章003 深度文章002 深度文章001 原文章作者:黑马公社,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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  • 南科大科学家获固态量子计算突破,实现单原子直写的量子计算芯片
    如今,量子计算研究已成为全球科技发展的一大热点,各主要国家高度关注量子计算的发展,启动国家级量子战略行动计划,大幅增加研发投入,同时开展顶层规划以及研究应用布局。同时,国际产业界也纷纷投资量子计算,如谷歌、IBM、英特尔、微软等巨头企业更是积极推动量子计算产业的发展,其中以谷歌公司在 2019 年首次实现量子霸权,为产业界在量子计算方面发展的标志。据波士顿咨询公司(Boston Consulting Group)预测,量子计算机将很快开始解决许多今天的计算机无法解决的工业问题。 那么量子计算机离我们还有多远呢?从当前硬件、算法和计算机架构上来说,量子计算机还不是很成熟。在 20 多年前,澳大利亚的量子计算机专家 Bruce Kane 在《自然》上发表了名为“A silicon-based nuclear spin quantum computer”论述了搭建硅基量子计算机的问题,并指出之中的关键是要将量子比特放置在间距 10—20nm 时所能够实现的一种两比特门。众所周知,我们的电脑是由很多具有特定功能的复杂电路组成,其中就有很多逻辑门电路。这些逻辑门电路及其有序组合就是电脑中形形色色的功能的基础,进而成就了人类数字社会的今天,而逻辑门操作的稳定性和开关特性决定了电脑的很多关键性能,例如计算速度等。 这种特殊的两比特门就像是我们通向通用硅基单原子量子计算机的最后一道门一样,来自南方科技大学的贺煜副研究员也许就是开启这扇通向单原子级别硅基量子计算大门的开门人。他和团队成员一起,利用高精度微纳加工方式,将两个磷原子构成的量子点分别放置在相距 13nm(也就是130?)的位置上,实现了第一个适用于量子计算机的高速两比特门。 图 | 《麻省理工科技评论》中国区“35 岁以下科技创新 35 人”榜单入选者贺煜 贺煜现在是南方科技大学量子科学与工程研究院的副研究员、独立 PI、硅量子器件和量子计算方向团队带头人。多年来,他在量子计算和量子网络方面取得了系列开创性成果,利用前沿量子技术操纵单个原子、电子和光子,在微观世界构建未来信息技术。 突破关键量子门,推进量子计算机构建 从硬件的角度来说,如果能基于硅制作量子计算机无疑是最方便的,因为从材料上来说,硅在地球上的含量是十分富足的。再者,如今的半导体工艺大都基于硅材料,那么与传统半导体工艺的兼容性也能使得量子计算机的构建变得更加方便。 在 2019 年,贺煜带领团队证明了硅基磷原子体系第一个两比特门,是满足通用量子计算判据的最后一条,也正是 Bruce Kane 提出的量子计算方案中关键的一环。来自南方科技大学的俞大鹏院士以此推荐贺煜博士入选“35 岁以下科技创新 35 人”榜单,并表示:“这个工作为大规模量子计算芯片奠定了坚实基础,是一个里程碑式的工作。”该成果以封面文章发表在《自然》上,贺煜为第一作者,且该工作被列为“2019 年量子计算实验十大进展”。 图 | 贺煜发表在《自然》的论文 贺煜创造性地采用扫描隧道显微镜技术(STM)实现纳米尺度芯片加工,成功地以单原子级别的精度将两个磷原子构成的量子点放置在 13 纳米间距上,在硅基量子芯片上实现了第一个高速两比特门——800 皮秒的根号交换门,并实现了利用全统计计数方法对比特读出保真度的优化、参与构建比特读出保真度分析的理论工作等。 这是一种高精度的微纳加工方式,可用于制备单原子、单电子量子器件以及人工量子材料,并能够实现单原子尺度的量子计算,为大规模可扩展的硅基量子计算奠定了坚实基础。 师从潘建伟院士和陆朝阳教授 多年来,贺煜在量子计算和量子网络方面取得了系列开创性成果,用前沿量子技术操纵单个原子、电子和光子,在微观世界构建未来量子信息技术平台。回顾他的求学之路,用“根正苗红”来形容再合适不过。 自本科起,贺煜就在中科大这片量子的土壤中长大,并以优异的成绩保送本校硕博连读。期间在导师潘建伟院士和陆朝阳教授的指导下,贺煜主要研究砷化镓自组装量子点,核心成果包括一系列单光子源方面开创性工作,以及首次观察到自发辐射谱线擦除效应——实现量子光学的实验突破,以及单光子向单电子自旋的量子传态等。 谈及选择量子技术作为研究方向的原因,他告诉 DeepTech:“之所以一直选择量子物理、量子计算的方向,首先是兴趣爱好,是自己对于微观世界的好奇心和对量子世界的喜爱所驱动,其次是因为量子计算是一个将改变人类未来的前沿科技,尤其是硅量子计算芯片具有很大的产业潜力,希望通过自己的耕耘为社会贡献一份力量,为科学发展做一份努力。” 图 | 贺煜发表在《自然-光子学》的论文 2015 年以后,贺煜继续在陆朝阳教授团队做了半年的博后研究,结合博士期间的工作,实现了当时世界最高光子数玻色抽样——证明了量子计算机对于第一台电子管计算机 ENIAC 的超越和第一台晶体管计算机 TRADIC 的超越,研究成果以论文形式发表于 2017 年的《自然-光子学》上,并入选“2017 年中国十大科技进展新闻”。 论文指出,为完成高性能玻色抽样实验,研究团队克服的技术难点有两个:一是基于砷化镓量子点,研究团队设计了稳定的高亮度单光子源;二是设计并使用了性能卓越的多光子干涉仪(multiphoton interferometers),其传输效率高达 99%。研究团队完成并实现了 3 光子、4 光子以及 5 光子玻色抽样实验,采样率分别为 4.96kHz、151Hz 和 4Hz,都达到之前实验的 24000 倍以上。 图 | 贺煜团队开发的高性能玻色抽样实验平台 这是一项十分惊人的突破,是首次量子计算机超越传统计算机的案例。火车刚刚出现时比马车还慢,飞机刚刚问世时只能在空中短暂停留,如今都是改变生活的重要科技成果。量子计算机从理论上来说,会比传统计算机快很多,是基于量子比特运行的计算机。通过量子物理学中的两个奇异的原理——“纠缠(entanglement)”和“叠加(superposition)”,量子计算机能以指数形式扩展计算机的处理速度。 着眼未来,布局固态量子网络 从根本上来说,量子计算机目前仍处在产业发展的初期阶段,但军工、金融、石油化工、材料科学、生物医疗、航空航天、汽车交通等行业都已注意到其巨大的发展潜力。随着时间的推移,预计 2050 年左右将达到每年 3000 亿美元的营业收入,将成为改变世界的下一代技术革命关键领域之一。 回顾计算机的发展历史,世界上的第一台计算机是 ENIAC,它生于第二次世界大战,主要任务是计算弹道,是一台军用计算机。而计算机的全面普及其实与商业计算机的出现和网络的构建息息相关。那么量子计算机会不会也沿着这一条“老路”发展呢?这也是一个值得思考的问题。贺煜认为,量子计算机要走向应用,量子网络和通信是十分关键的技术,必须做以突破。 如今他任教于南方科技大学,除了量子计算之外,主要研究方向还有量子网络。2017 年,他和团队实现了单光子到单电子的量子传态,开发了一整套全新的单光子频率比特控制和测量方案,验证了单个光子和电子之间的纠缠,并且把光子的量子信息传递到 5 米远的电子自旋上去,为固态量子网络研究的重要突破。 图 | 贺煜及研究团队完成的“单光子-单电子”量子传态 而谈及接下来的研究方向,贺煜表示:“根据硅量子计算的发展趋势,在南方科技大学量子科学与工程研究院,我将带领硅量子计算团队,研究硅基量子计算芯片和量子计算,从根本问题入手,解决目前的一些技术瓶颈:进行硅基单原子量子器件的基本物理研究;研究新型的硅基原子比特和研究比特耦合技术;利用低温扫描隧道显微镜直写技术构建新型芯片等。并将研发的新工艺和半导体芯片产业化进行对接,为将来的广阔商业前景奠定基础。” 原文章作者:DeepTech深科技,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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  • CES2021在线上举行;量子计算开启药物研发新纪元
    图灵周报:精选AI行业一周大事件,从良莠不齐的行业资讯中挑选出最有价值的信息,配上专业点评,值得你细读、品味。 01 CES2021在线上举行 CES2021年度的展会在1月11日开始,历时4天,持续到14日,以全数字化的方式进行,参展的厂商及人员也将以线上的形式参与。 点评:每年CES展都会出现不少令人惊艳的产品,今年在智能硬件和智能家居解决方案中,联想、三星等品牌带来的新品及技术非常有行业代表性。通过部分智能硬件我们也能窥见,健康企业和解决方案在展会中的比重正在增加。这是因为全球消费者经历了新冠疫情后,更为关注健康产品。随着5G的不断商用,物联网及传感技术的进一步发展使得更多融合各种优势的智能产品开始。消费电子企业带来的新品趋向于创新、时尚、健康以及便利性,旨在借助高新科技为消费者带来更加便利的生活,无论人们在家里还是在路上。 02 2020 ACM Fellows 出炉 1 月 14 日,国际计算机学会(ACM)公布了 2020 ACM Fellow 名单,共有 95 位科学家入选,其中有 12 位华人科学家入选。 点评:ACM Fellow 设立于 1993 年,是 ACM 授予资深会员之荣誉,表扬表彰在计算和信息技术方面取得杰出成就的前 1% 的 ACM 成员,审查过程十分严格,每年遴选一次,由他们的同行提名,并由一个杰出的遴选委员会审查提名。入选的科学家分别在人工智能(AI)、云计算(cloud computing)、计算机图形学(computer graphics)、计算生物学(computational biology)、数据科学(data science)、人机交互(human-computer interaction)、软件工程(software engineering)、理论计算机科学(theoretical computer science)和虚拟现实(virtual reality,)等领域做出了广泛的基础性贡献。 03 旷视科技筹备科创板上市 1月12日,中国证监会北京监管局公告显示,Megvii Technology Limited(旷视科技有限公司,简称“旷视科技”)已于2020年9月与中信证券签署科创板上市辅导协议,旷视科技拟以公开发行中国存托凭证(CDR)的方式在科创板上市。 点评:国内人工智能市场发展空间广阔。作为当前三大科技红利之一,安防、智能汽车、教育、医疗、新零售等有望成为人工智能热点应用领域。在2021年,包括“CV四小龙”在内的多家人工智能公司有望实现业绩释放和估值提升的戴维斯双击。目前云从科技、依图科技、云天励飞、云知声等AI企业也在冲刺科创板。2021年或将是人工智能企业IPO大年。 04 全球首例,制药权威与科技巨头用量子计算开启药物研发 2021年1月11日,全球领先的研发驱动制药公司勃林格殷格翰(Boehringer-Ingelheim, BI)宣布与谷歌(Google Quantum AI)达成合作协议,专注于研究和实施量子计算在药物研发领域中的前沿用例,其中包括分子动力学模拟(MD)。 点评:分子系统的极度精确建模被广泛认为是量子计算最自然、最有可能带来变革的应用领域之一。因此,谷歌利用自身量子霸权与勃林格殷格翰展开合作,共同探索化学领域量子模拟的应用案例和方法,为一系列疾病的药物研发和治疗手段开创了新的机会。 05 百度研究院发布2021年十大科技趋势 1月13日,百度研究院发布2021年十大科技趋势预测,包括人工智能、生物计算、AI芯片、量子计算等前沿技术及相关产业,技术创新与产业应用发展紧密融合,既有技术前瞻性也具备产业指导价值。 点评:百度AI技术在2020年技术为全球抗疫、疫后复工复产做贡献的同时,也在不断革新技术、开放生态,促进各行各业智能化转型升级。2021年,希望科技发展能够助力后疫情时代的经济发展,探索前沿技术,让AI融入千家万户的生活。 原文章作者:未来图灵,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法律必究。寻求报道,请 点击这里 。
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    最后回复 签妍 6 天前
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