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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。
  • 量子计算:这是区块链的终结吗?
    让我们先来理解一下区块链的概念。 免责声明:我试图尽可能简化描述的过程,这个过程在技术层面上产生可能会产生细微的差别。此外,请不要介意我在描述中引用的潦草的笔记。但与网络上的图片相比,我觉得这些笔记能更加清楚地阐明区块链的概念。 简单来说,区块链是指记录特定类型交易的分类账本。其主要利用整数分解等数学函数。从一方面来说,这种方式很容易解决问题,从另一方面来说,它的安全性却得不到保障。 区块链中的交易记录被添加到称做区块的数据库中,而所谓的区块是利用被称作哈希函数的计算方式来进行加密的。原始的交易信息在哈希之后会得到一个特定的哈希值,交易信息和哈希值组合在一起就构成了一个区块。毫无疑问,每条交易信息都可以得到一个特定的区块,最终组合起来就形成了一系列依次排列的区块——这就是区块链名称的由来。 下图是Python中利用MD5算法生成的哈希示例,它是一种广泛使用的哈希函数,可以生成128位哈希值。 使用该算法必须要确定输入值(“Kellogg第一块”),而确定输入值对于经典计算机来说是非常困难的。它只能通过暴力破解——系统地列举所有可能的待选值并检查每个待选值是否满足解决方案的条件。类似地,解决比特币块的哈希需要以多个零开始,这就意味着计算量非常庞大。这就解释了为什么比特币网络中的所有计算机联合处理,依旧需要大约7分钟来解决一个块。 然而,量子计算机或许能改变一些情况,这可能会对区块链和加密货币构成威胁。我们来看看情况到底如何。 1.什么是量子计算机? 计算机的计算能力取得显著进步得益于晶体管的尺寸不断减小。计算机中每种部件的核心都是晶体管,它是处理计算机信息的基本逻辑单元。 在过去的几十年中,英特尔等芯片制造商通过减小尺寸,已经能够在CPU中安装越来越多的晶体管。在现代CPU中,晶体管甚至比HIV病毒还要小。实际上,我们正致力于将晶体管的尺寸缩小到原子大小的级别。基于这一事实,摩尔定律将不再适用,并且计算能力可能不会像过去那样保持相同的增长速度。(摩尔定律:它描述了这样一个理论,密集集成电路中包含的晶体管数大约每两年就会增加一倍。该定律被广泛用于研发规划中) 这个问题的解决方案之一是量子计算。 基于晶体管的经典计算机中,它的位可以只有0和1。然而,量子计算机维持一系列量子位,其可以表示1,0,或者两个量子位状态的任何叠加。通常,具有n个量子位的量子计算机可以同时处于多达2^n个不同状态的任意叠加。由于经典计算机在任何时候都只能处于2^n个状态之一,因此与现有计算机相比,量子计算机的运算能力相当于它的几个指数级。 为什么这种叠加可以发生呢?那是因为量子世界本质上是平行的。在著名的托马斯·杨双缝实验中,量子粒子可以同时穿过两个狭缝。而最好的量子计算机可以具有大规模计算的能力,其效率远高于传统计算机。 2.量子计算的原则 由于我们在学校中主要学的是经典力学,对量子计算的概念并不太熟悉。所以我会尝试使用一个最简单的例子进行演示,这个例子是我的量子力学教授曾经用过的 你能搞清楚哪一个是这个立方体的正面吗? 你可能不确定。 但是,一旦你确认哪一方是前方,你就恍然大悟了。这种可能状态的不确定性揭露了量子力学中一种最深刻的理论——叠加原理。 基于这个原理,n个量子位可同时表示多达2^n个不同状态的任意叠加。 现在再尝试一下。前面是哪一边? 这个很有意思有趣的。虽然目前你可能不太确定,然而一旦你确定了一个立方体的正面,你也就明白了第二个立方体的位置分布。不知何故,两个在空间相距很远的立方体纠缠在了一起。 量子纠缠描述了两个或更多个物体相互纠缠在一起的量子态现象,即使各个物体可以在空间上分开。 量子纠缠是量子计算机运行的超临界部分。量子计算机设置纠缠并测量输出,将量子态叠加塌缩为0和1(或经典状态)。量子世界中的许多算法只能在一定概率下给出正确答案。但是,通过反复初始化、运行和测量量子计算机的结果,获得正确答案的概率可以得到提高。 3.对区块链的威胁 如上所述,区块链使用的加密技术被公认为是不可破解的,除非通过庞大的计算能力进行暴力攻击。这一概念类似于用于因特网上的通信加密技术。 量子计算机因其超强的计算能力,理论上可以破解当今的公钥密码,因此它对区块链构成了威胁。 然而,量子计算的扩展遭遇到了挑战。 量子比特非常脆弱。即使是环境噪声也可能导致它失去相干性,从而破坏粒子的量子特征。 对于每个有用的量子比特,你需要10到100个量子比特来纠正错误。因此,它很难扩展。对这一领域的研究正在如火如荼地开展中,一些研究成果包括拓扑量子计算机已经公诸于世。 4.量子计算世界中区块链的未来是什么? 当安德森·霍洛维茨的联合创始人马克·安德森被问及区块链的问题时,他是这么回答的: “你只要找到这样一种聪明人来解决区块链的问题就行了,这种人一旦听说向量计算中出现什么难题,就会变得异常兴奋。” 抛开他的乐观主义不谈,解决量子世界中区块链的问题十分棘手。 其中一个潜在的解决方案是量子区块链,它使用量子加密技术。这是由新西兰惠灵顿维多利亚大学的德尔·拉詹和马特·维瑟提出的。这个想法很简单——计算机的计算速度越快,这个难题会变得愈加复杂。他们的想法是使用与时间相互纠缠的量子粒子来创建区块链。这将允许单个量子粒子在不破坏之前的所有粒子的前提下,对它们进行编码,并且这种方式不会被黑客入侵。 然而,对于已经受到限制的区块链来说,这将会对它的扩展产生更进一步的影响。 虽然区块链的未来充满变数,但它确实非常有趣。 原文章作者:墨客星球,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2021-7-26
    最后回复 当诠忆 2021-7-26 08:57
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  • 任正非称要战胜美国;我国量子计算研究获重大进展;杨幂声明停止与...
    早早早,周一如约而至,不像风王利奇马突袭,台风区的小伙伴们一定要做好防范措施,希望一切都好。照例奉上一组早报大餐。 首先,渐露锋芒的鸿蒙、智慧屏已来,华为的下半场“一切为了胜利”,接下来,三组消息: 【全球首款华为鸿蒙操作系统终端——荣耀智慧屏正式发布】 8月11日消息,全球首款华为鸿蒙操作系统终端——荣耀智慧屏正式发布,分为标准版和Pro版,售价分别为3799元和4799元。荣耀智慧屏采用华为自研的鸿鹄818智慧芯片,具备升降式AI摄像头,并取消了开机广告。(中国企业家) 【任正非签发最新电邮:过去我们是为了赚点小钱,现在是要战胜美国】 8月11日消息,据蓝血研究,任正非在讲话中说,五年以后,要打出一支迎接胜利的队伍。要迎接什么样的胜利?任正非认为不是5G,5G只是小儿科,人工智能才是大产业,才是华为发展的战略要地。在人工智能发展的三个核心要素中,美国有超级计算,有超级存储,但没有超速联接,如果又不用5G的话,一定会落后一步。任正非还强调,华为有信心全面补好“烂飞机”上的“洞”,承受美国的打击。“华为这个‘二愣子’经历一个全球最强大的国家机器的疯狂打压还没有死。”(蓝血研究) 【华为将在巴西投8亿美元建厂】 当地时间8月9日,路透社报道称,巴西圣保罗州州长若昂多利亚(Joo Doria)表示,华为计划未来3年内在巴西圣保罗投资8亿美元兴建一座工厂。他表示,华为准备在当地积极建厂,以满足明年3月巴西首次5G频谱拍卖(spectrum auction)的要求。目前,华为在圣保罗已经拥有一家雇佣2000名员工的工厂。 华为在一份邮件中称,新工厂很可能生产智能机。“根据智能机业务在当地市场的表现,华为将考虑在不久的将来在圣保罗州建造一座工厂。”华为在声明中称。圣保罗州政府称,工厂的生产将面向国内和国外市场。(21世纪经济报道) 两条前沿科技和高科技产业方面的最新进展: 【我国量子计算研究获重大进展】 8月11日消息,浙江大学、中科院物理所、中科院自动化所、北京计算科学研究中心等单位组成的团队日前通力合作,开发出具有20个超导量子比特的量子芯片,并成功操控其实现全局纠缠,刷新了固态量子器件中生成纠缠态的量子比特数目的世界纪录。(澎湃新闻) 【北京加快突破光刻机“卡脖子”难题】 8月11日消息,近日,亦庄企业北京国望光学科技有限公司增资项目在北京产权交易所完成。通过此次增资,国望光学引入中国科学院长春光学精密机械与物理研究所和中国科学院上海光学精密机械研究所作为战略投资者,两家机构以无形资产作价10亿元入股,对应持股比例为33.33%。这意味着北京在推动国产光刻机核心部件生产方面迈出实质性步伐,将加快突破国产中高端光刻机制造“卡脖子”技术难题。(北京日报) 两条民生方面的消息: 【工信部就骚扰电话管控不力问题约谈中国移动】 8月9日,工信部信息通信管理局就骚扰电话管控不力问题约谈了中国移动通信集团和北京、河北等问题突出的两省(直辖市)移动公司。工信部信息通信管理局通报了近期中国移动骚扰电话用户被投诉举报量明显上涨,群众反映强烈的情况,要求中国移动重点加强语音专线和码号等通信资源管控,确保短期内治理工作取得明显成效。(中新网) 【寿光水灾对北京菜价不会有大影响】 8月11日,北京新发地农产品批发市场的相关工作人员表示,此次“利奇马”北上带来的水灾对市场以及北京的菜价不会有很大的影响。据新发地相关工作人员介绍,去年8月份寿光的水灾对新发地市场就几乎没有什么影响。因为北京每年5月至11月的蔬菜除了寿光菜之外,这几年逐步形成了北京近郊,以及河北、内蒙、山西、河南,陕西、辽宁等北京周边地区的成体系化且十分成熟的农产品供应链条。所以此次寿光受灾对北京的蔬菜供应以及菜价是没有太大影响的。(新京报) 互联网巨头之间的竞争愈发激烈: 比如无限“膨胀”(全面开花)的今日头条越来越像一个庞然大物~ 【“搜你想搜的”:头条搜索网页版悄然上线】 8月10日,头条搜索已悄然上线,现只有简单的搜索页面,slogan为:搜你想搜的。目前,在手机应用市场尚未看到相关App上线。此前,8月1日字节通过公号首次公开了布局搜索引擎的动作。文章提到,字节已建立搜索部门,搜索团队正在全力打造出一个理想的搜索中台架构。(新浪科技) 而扶摇直上的微信自然不甘人后,也要做生态系统了,一个OS是,它会变臃肿吗? 【微信PC端支持小程序直接开启,适配Win7及以上系统】 8月9日,腾讯科技在“微信开放社区”发现,微信正在测试“PC端支持打开小程序”能力。对此,微信表示,用户在微信PC端聊天场景中收到的小程序消息,可支持在PC端直接打开,且界面与手机端保持一致,其他PC环境暂不支持打开小程序。 据悉,目前该能力支持Windows 7及以上版本操作系统,Mac将在近期开启测试。微信还强调,希望通过这一探索,帮助用户在聊天场景中更连贯地使用小程序。(36氪) 以及阿里新零售的盒马喜提新业务,跑马圈地不停蹄~ 【盒马新增宠物服务、家电维修、保洁家政服务】 天眼查数据显示,8月5日,深圳盒马网络科技有限公司经营范围发生多项变更,新增“宠物用品、宠物饲料、宠物玩具的销售,宠物美容、销售、寄养服务”、“家政、保洁、物业管理、绿化养护、摄影摄像服务、家电、家具上门维修”、“健康养生管理咨询、心理咨询服务”、“美容、美甲、美发、健身服务”。 深圳盒马网络科技有限公司成立于2017年6月5日,法定代表人为侯毅,注册资本5000万美元,企业法人为盒马(香港)有限公司。 目前,深圳盒马网络科技有限公司的分支机构达23家。从生鲜、果蔬、副食等食品到日用百货,从保健食品、计生用品到现在的医疗器械,盒马的经营业务一直在拓展。与此同时,盒马的门店数量一直保持高速增长。(北京商报) 不认命的哪吒火速挺进内地票房榜前五,你look了吗? 【哪吒进内地票房榜前五】 8月11日下午,据猫眼数据,《哪吒之魔童降世》累计票房35.08亿,超《唐人街探案2》升至中国影史前五。该电影自上映首日起,已蝉联国内单日票房冠军至今。 目前票房成绩排在《哪吒之魔童降世》之前的电影的有: 1.《战狼2》56.82亿; 2.《流浪地球》46.56亿; 3.《复仇者联盟4》42.38亿; 4.《红海行动》36.51亿。 还有犯众怒的范思哲凌晨道歉了~ 【范思哲道歉!杨幂声明:停止合作】 近期,网传范思哲的一款T恤上,将香港、澳门列为国家,8月11日凌晨,奢侈品牌范思哲就此错误设计致歉。道歉声明中指出,该T恤已于7月24日在Versace范思哲官方所有销售渠道下架并销毁。同时,声明重申,范思哲坚决地尊重中国领土国家主权。 8月11日凌晨,杨幂工作室官方微博嘉行杨幂工作室发布声明,范思哲涉嫌损害中国国家主权和领土完整,杨幂及其公司在获知上述情况后,已向Versace范思哲品牌发出了“解除协议告知函”,并已停止与Versace范思哲品牌的全部合作。此前6月份,范思哲刚刚官宣杨幂作为的中国首位品牌代言人。此外,范思哲涉事单品在天猫、京东、唯品会等多个电商平台均已下架。(中国经济网) 富士康雇佣实习生超时工作?鸿海回应了: 【鸿海回应富士康实习生超时工作:真实存在,已开除厂长,严惩主管】 8月9日,有外媒报道称,富士康及其客户亚马逊在中国衡阳的工厂因降低工资和违反劳动法,其中当地职业学校的实习生占到工厂现有劳动力的20%以上,是法律允许水平的两倍。对此,鸿海科技集团今日发布声明表示,集团中央已和客户联手展开调查,当地厂区违规情形已立即改正。鸿海科技集团在声明中还表示,他们还将开除失职的厂长及人力主管,相关主管从严惩处、决不宽贷。(硅谷分析狮) 视线转向海外。 【微软上调云服务外包价格】 北京时间8月11日消息,据外媒报道,就在宣布其Azure Delicated Host服务的同时,微软还在本月早些时候宣布了提高云服务和软件服务的价格。对此,微软的回应是,他们提供的更多的服务选择和竞争的加剧是价格上涨的原因。(品玩) 毫无生产力的iPad也要沦为拍照神器咯? 【新款iPad、iPad Pro曝光:也要上后置三摄】 8月10日消息,今年苹果要发布的新iPad系列,在外形上还会有所调整,不过主要是针对入门版,那么iPad Pro系列呢? 据日本媒体最新消息称,苹果可能在最新款的iPad Pro启用后置三摄像头,至于这样做的目的是,希望能够加强对AR应用的支持,如果真是这样的话,那么背部摄像头中肯定有一颗是ToF了。(新浪财经) 硅谷被打击的第一枪,首当其冲的是谷歌? 【美国司法部对谷歌搜索和广告启动反垄断调查】 北京时间8月9日,据外媒消息,知情人士透露,美国司法部已经对谷歌的网络广告和搜索业务进行调查,有关部门正加紧对互联网巨头的市场影响力进行广泛的反垄断审查。两位知情人士说,过去一个月,反垄断官员一直在积极与可能对谷歌存在不满的第三方公司会面,其中包括媒体出版商和面向消费者的网站。其中一位知情人士说,广告客户和广告技术公司也与官员进行了会面,更多的会议已经进入了日程安排中。(腾讯科技) best。 。END。 值班编辑:高欢欢 审校:杨倩 播报:郭佳莹 原文章作者:中国企业家杂志社,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 。
    发表于2021-7-25
    最后回复 崎溜 2021-7-25 21:00
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  • 量子计算时代到来,摩尔定律将要失效?
    【CSDN 编者按】在1965年,英特尔的联合创始人戈登·摩尔(Gordon Moore)观察到微芯片上每平方英寸的晶体管数量每隔一定时间就会翻一番,这就叫“摩尔定律”。过去50年来,英特尔一直依靠摩尔定律推动芯片创新,但本文作者说,从量子计算机在过去二十年里的指数级增长中发现,摩尔定律已经变得多余了。 详情是如何的?一起来看看吧。 作者 | Faisal Khan 译者 | 苏本如 责编 | 屠敏 80年代末到90年代初是一个激动人心的时期,个人电脑变得越来越小和越来越便宜,直观的图形界面和更多的功能喷涌而出,使得家庭计算成为一种新趋势。互联网的出现真正推动了科技经济的增长。 最初的计算机系统是基于微芯片的(发明于1958年),在每平方英寸的芯片上集成了很多晶体管。1965年,英特尔的联合创始人戈登·摩尔(Gordon Moore)观察到微芯片上每平方英寸的晶体管数量每隔一定时间就会翻一番,这就是众所周知的“摩尔定律”。摩尔定律推断:计算能力大约每12个月翻一番,同时价格也变得更便宜。过去50年来,英特尔一直依靠摩尔定律推动芯片创新,但最近计算机技术的革命性发展预示了晶体管时代的终结。 http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20190616/c59282cc6dca4b1dbba7de9230efc386.jpeg 一些专家指出,计算机变得越来越小和越来越快的关系要么正在放缓,要么已经走到了死胡同。新闻媒体对摩尔定律的报道(上图)表明,曾经流行的作为推动计算增长的驱动因素的这个名词已经不再受欢迎。 其原因是量子计算的出现。简单地说,量子计算机是具有更先进处理能力的超级计算机。它们为现代的计算机提供了指数增长的引擎。量子计算机具有执行复杂计算、多个数据集和多个变量的能力,与目前基于晶体管的计算机系统相比,它在计算效率方面具有明显的优势。它的巨大的潜力足以在全球范围引发每一个行业的革命。那么量子计算机如何实现这一点呢?答案就在于这些机器的基础设施。为了搞清楚这一点,我们首先需要了解传统的基于晶体管的微芯片是如何处理信息的。 http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20190616/f5359c8486204bef80c27356e5b7e497.jpeg 传统的计算机以比特或位(Bit)的形式处理信息。这些比特或位以0或1的状态存储在晶体管上。这两种状态作为电子开关(ON-OFF),在两种状态之间交替进行计算。而量子计算机不使用晶体管,它使用量子比特(Qubit)来处理信息。使量子计算机如此之快的原因是这些量子比特具有同时存在两种状态0和1中的能力,并能同时表现出两种状态的特性。这一特性以及量子计算机依赖于自然发生的量子力学现象——叠加和纠缠,使得这些机器能够高效和准确地执行大量复杂的计算。量子计算机在过去二十年里的指数级增长重申了一个事实,摩尔定律已经变得多余了。 如下图所示,牛津大学的研究人员于1998年成功地测试了第一台量子计算机,它只能处理2个量子比特。 到了2017年,IBM设计了一台量子计算机,其处理能力为50个量子比特,计算能力提高了25倍。 2018年,谷歌已经展示了72个量子比特的信息处理能力。 现在,一家总部位于加州伯克利的初创公司Rigetti Computing正致力于打造世界上最强大的量子计算机,其处理能力为128量子比特。 他们的使命是解决人类最大的问题。Steve Jurvetson是D-Wave Systems公司的一个投资者,而D-Wave是一家总部位于加拿大的公司,它专攻混合量子和经典机器,是量子计算系统开发的早期领导者。 Steve创造了一个新的词来形容量子计算机不断增长的能力,称之为“罗斯定律”。与基于半导体的机器的摩尔定律相比,它给出了量子计算增长的平行定义。。 http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20190616/0244c5132de243b8b8ae980ad21c1643.jpeg 下面这三种类型的量子计算已经提供了一些实际的用例。 量子退火(Quantum Annealing):用于解决优化问题。大众汽车与谷歌和D-Wave公司合作,在中国北京这个拥挤不堪的城市进行了一项调整和优化交通流量的试验。计算算法通过为每辆车选择理想的路径,成功地减少了交通拥挤。如果将此解决方案应用于全球旅行和物流,想象一下我们能实现多少增产节约。量子模拟(Quantum Simulation):这可以解决传统计算机无法解决的量子物理化学问题。通过量子模拟技术,模拟亚原子粒子或单个蛋白质结构成为现实。这些模拟将对医疗保健和科学研究领域产生深远的影响。。普适量子(Universal Quantum ):这台真正具有未来感的量子计算机将有100000个量子比特的容量,超过100万个量子比特的处理能力。它将远远超过目前只能进行128量子比特计算的量子计算机。想象一下,当我们进入太空旅行的时代,这些机器可以解决难以想象的问题。即使是在目前的增长速度下,我们也要等待一段时间才能得到这些机器。然而,研究人员对普适量子计算机的特定算法已经进行了一段时间的研究, Shor的数字分解量子算法(将会用于高级代码分解)和Grover的用于非结构化和海量数据集的快速搜索量子算法(将会用于高级互联网搜索等)是这方面两个最著名的算法。展望未来,普适量子计算机在人工智能领域有着巨大的应用前景。 利用这些量子机器的计算能力对我们在互联网时代产生的海量数据进行复杂的计算是至关重要的。量子计算现在还处于它的早期发展阶段,我们依旧需要稳定的软件和硬件开发平台以及用于这种革命性技术的分发(云计算)渠道。科技巨头、大公司、咨询公司和政府在量子计算项目上不断增长的兴趣和投资预示着这一计算新时代的即将来临……让我们拭目以待! 原文:https://medium.com/datadriveninvestor/how-is-moores-law-becoming-irrelevant-in-the-age-of-quantum-computing-5beb39fafc01 「2019以太坊技术及应用大会」门票惊喜大促! V神携手众多海内外知名区块链专家来北京啦!自6月14日起,大会隆重推出618特惠票,低至399元,感恩新老用户,惊喜不断,虚左以待!扫码了解详情。 为什么说 5G 是物联网的时代? 原文章作者:CSDN,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2021-7-25
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  • 量子计算时代,你会选择国产编程工具吗?
    量子计算编程是什么?跟经典计算编程区别在哪?很多人以为量子编程只是简单地将现在的程序运行更快的一种方法。这种观点是片面的,量子编程与现有的程序在根本上就是完全不同的。 量子计算编程参照了经典机编程发展的某些做法,它指的是人为编辑能够在量子计算机上运行的指令序列(称为量子程序)的过程,量子指令集用于将高级算法转换为可以在量子处理器上执行的物理指令,这些指令一般会在特定的硬件平台运行,例如超导量子计算机或离子阱量子计算机。量子编程语言有助于使用高级构造表达量子算法。 量子计算编程的发展在当前的现状,是领先于量子计算机硬件发展的,因为量子计算本质上可以粗略认为是结合量子物理而组成的一系列的矩阵运算。受益于经典计算时代的积累,当前量子计算行业的研究者,希望量子计算编程软件的发展能够参照某些经典计算编程的做法,提前做好量子计算编程的准备。因此,量子计算编程语言及量子计算编程框架的发展具有一定积极意义。 目前,全世界主要的的量子编程编程框架可以参考下图。大家熟知的可能有IBM的Qiskit 、Rigetti的Forrest、Google的Open Fermion Criq、Microsoft的QDK。国内,有本源量子的QPanda,还有华为的HiQ等。 由上表可以看出,QPanda支持半导体和超导两条技术路线,而国际上只有荷兰的QuTech是支持两条技术路线的;QPanda支持C++和python两种经典语言类型,而国际上大多只支持python一种经典语言;QPanda的虚拟机类型也是全球先进的五种类型,包含全振幅、单振幅、部分振幅、含噪声,以及张量网络,在上文中我们介绍过,本源量子的虚拟机速度优于IBM的虚拟机。(本源量子虚拟机计算速度优于IBM,快多少?点进来看) 为了让用户使用平台开发出更为多样的量子算法与量子程序,本源量子团队开发了量子编程框架QPanda与量子编程语言QRunes。 QPanda作为本源量子计算系列软件的基础库,为OriginIR、Qurator、量子计算服务提供核心部件,可以用于构建、运行和优化量子算法。 QPanda为量子计算编程提供了一个完善的编译、测试、验证环境,利用QPanda量子计算框架,量子计算软件开发人员可以省去很多繁琐的基础步骤,使用已经封装好的量子代码库、算法程序快速地进行二次开发,以完成自己的开发目标。 1、支持主流量子计算比特门,提供足够的量子线路组成元素 支持主流的17个量子计算单门、7个量子计算双门所有逻辑门均进行了API封装,可直接调用所有逻辑门提供转置共轭操作 2、支持模块化的量子线路构建 在比特数量比较多,量子算法比较复杂的情况下,可能我们需要把多个比较小的量子线路组成成一整个大的量子程序。QPanda可以以一种比较方便的模式去构建这种模块。 3、支持经典+量子计算混合程序编写 量子程序设计用于量子程序的编写与构造,一般地, 可以理解为一个操作序列。由于量子算法中也会包含经典计算,因而业界设想普适性量子计算机是混合结构的,它包含两大部分:一部分是经典计算机,负责执行经典计算与控制;另一部分是量子设备,负责执行量子计算。QPanda将量子程序的编程过程视作经典程序运行的一部分,在整个外围的宿主机程序中,一定包含创建量子程序的部分。 4、支持多达5种业内领先的量子计算虚拟机 在真正的量子计算机没有成型之前,需要使用量子虚拟机承担量子算法、量子应用的验证的问题,QPanda现在支持全振幅量子虚拟机、单振幅量子虚拟机、部分振幅量子虚拟机、含噪声量子虚拟机以及张量网络量子虚拟机。 全振幅量子虚拟机一次可以模拟计算出量子态的所有振幅,计算方式支持CPU、单线程计算和GPU,可以在初始化时配置,使用方式是完全一样的,只是其计算效率不同。 在真实的量子计算机中,受制于量子比特自身的物理特性,常常存在不可避免的计算误差。为了能在量子虚拟机中更好的模拟这种误差,在QuantumMachine的基础上, QPanda2带来了含噪声量子虚拟机。含噪声量子虚拟机的模拟更贴近真实的量子计算机,我们可以自定义支持的逻辑门类型,自定义逻辑门支持的噪声模型, 通过这些自定义形式,我们使用QPanda2开发量子程序的现实应用程度将更高。 全振幅一次模拟计算就能算出量子态的所有振幅,单振幅一次模拟计算只能计算出2的n次方个振幅中的一个。然而全振幅模拟量子计算时间较长,计算量随量子比特数指数增长, 在现有硬件下,无法模拟超过49量子比特。通过单振幅量子虚拟机技术可以模拟超过49比特,同时模拟速度有较大提升,且算法的计算量不随量子比特数指数提升。 部分振幅量子虚拟机的基本思想是将大比特的量子程序拆分成若干个小比特量子程序,每个小比特量子线路使用全振幅算法计算。 当量子系统的自旋个数增加时,量子态系数的个数随指数增加,称为指数墙问题,这一障碍限制了传统全振幅模拟器的最大模拟自旋数和模拟性能。但是可通过张量网络处理这一问题,从而绕过指数墙障碍,在张量网络中,我们对量子系统的模拟,包括量子逻辑门操作和测量操作,均可以通过对于张量的缩并与分解来实现。将量子态分解成等式右边的表示形式,对于量子线路中部分量子逻辑门操作,可以将全局问题转化为局部的张量处理问题,从而有效地降低了时间复杂度和空间复杂度。 5、支持本源量子云服务 在复杂的量子线路模拟中有必要借助于高性能计算机集群或真实的量子计算机,用云计算的方式替代本地计算,在一定程度上减轻用户的计算成本,获得更好的计算体验。pyqpanda封装了量子云虚拟机,可以向本源量子的计算服务器集群或真实量子芯片发送计算指令,并获取计算结果。 6、支持量子程序与QASM相互转化、支持量子程序转化为Quil、支持量子程序序列化、支持量子程序与OriginIR相互转化、支持量子程序匹配拓扑结构 通过量子程序转化QASM模块,你可以解析通过QPanda构建的量子程序,将其中包含的量子比特信息以及量子逻辑门操作信息提取出来,得到按固定格式存储的QASM指令集。通过量子程序转化QASM模块,你可以解析QASM文本文件,将其中的量子逻辑门操作信息提取出来,得到QPanda 2内部可操作的量子程序。QPanda提供了一个将量子程序转换为Quil指令集的工具类,Quil可以从一个很低级的层次直接描述量子程序、量子算法,它的地位类似于经典计算机中的硬件描述语言或者汇编语言。QPanda定义一种协议将量子程序序列化为二进制数据,方便量子程序的存储与传输。量子计算设备存在量子比特之间的有限连接,使得只能在有限的量子位对上应用两个量子位门。 量子程序应用到目标设备时,必须转换原始的量子程序以适应硬件限制,让双量子比特门中的两个量子比特能够满足物理拓扑结构,从而让双量子位门正常作用; 当前解决方案中多数需要在无法相互作用的两个量子比特间插入额外的SWAP操作,以便将逻辑量子位“移动”到它们可以相互作用的位置。 我们称这种解决方法为量子程序匹配拓扑结构。 7、支持主流量子算法 在特定情况下,量子计算机中需要实现基本的四则运算。量子加法器及衍生出来的量子四则运算可以满足这些计算需求。QPanda提供了量子加减乘除四则运算接口。 量子计算近年来愈发火热,但就目前而言,本源量子依旧是国内唯一一家具有全栈式开发能力的量子计算公司。2017年由中科院量子信息实验室郭光灿、郭国平教授及其学生共同创立。本源量子以“为国人创造真实可用的量子计算机”为宗旨,建立了全面的量子芯片、量子低温、量子测控、量子软件、量子应用、量子云、量子教育业务板块。截止2020年,本源量子在全球量子计算专利领域排名第七。 QPanda是国内首个自主研发的量子计算编程框架,大家可点击后方链接进行体验。http://www.originqc.com.cn/QPanda/download.html 如有你在使用QPanda的过程中遇到任何问题,欢迎在本源量子开源社区进行提问,我们会有专人解答疑问。 我们的QPanda是开源项目,希望大家在github上多多支持,多多star、fork。 QPanda在github上的地址https://github.com/OriginQ/QPanda-2 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2021-7-25
    最后回复 值蓊 2021-7-25 11:47
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  • 九章 问鼎确立我国在国际量子计算研究第一方阵地位
    来源:中央纪委国家监委网站 2020-12-06 07:19 中央纪委国家监委网站 韩亚栋 光量子干涉实物图:左下方为输入光学部分,右下方为锁相光路,上方共输出100个光学模式,分别通过低损耗单模光纤与100超导单光子探测器连接。摄影/马潇汉 梁竞 邓宇皓(中国科学技术大学供图) “九章”量子计算原型机光路系统原理图:左上方激光系统产生高峰值功率飞秒脉冲;左方25个光源通过参量下转换过程产生50路单模压缩态输入到右方100模式光量子干涉网络;最后利用100个高效率超导单光子探测器对干涉仪输出光量子态进行探测。制图/陆朝阳 彭礼超(中国科学技术大学供图) 在竞争激烈的量子科技前沿,中国科学家又树立起了一座举世瞩目的里程碑。 12月4日,中国科学技术大学宣布,该校潘建伟、陆朝阳等组成的研究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,构建了76个光子的量子计算原型机“九章”,求解数学算法“高斯玻色取样”,处理5000万个样本只需200秒,而目前世界最快的超级计算机要用6亿年。相关论文于12月4日在线发表在国际学术期刊《科学》。《科学》杂志审稿人评价,这是“一个最先进的实验”,“一个重大成就”。 潘建伟表示,这一成果牢固确立了我国在国际量子计算研究中的第一方阵地位。基于“九章”的“高斯玻色取样”算法,未来将在图论、机器学习、量子化学等领域具有重要的潜在应用价值。 “九章”在一分钟时间里完成了经典超级计算机一亿年才能完成的任务 据潘建伟团队介绍,之所以将这台量子计算机命名为“九章”,是为了纪念中国古代数学专著《九章算术》。 《九章算术》是中国古代张苍、耿寿昌所撰写的一部数学专著,它的出现标志中国古代数学形成了完整的体系,是一部具有里程碑意义的历史著作。而这台名为“九章”的新机器,同样具有里程碑意义。 量子计算机具有超快并行计算能力,它通过特定算法在一些重大问题方面实现指数级别的加速。“九章”解决的“高斯玻色取样”问题就是一种。 “高斯玻色取样”是一个计算概率分布的算法,可用于编码和求解多种问题。其计算难度呈指数增长,很容易超出目前超级计算机的计算能力,适合量子计算机来探索解决。 在本研究中,潘建伟团队构建的76个光子的量子计算原型机“九章”,实现了“高斯玻色取样”任务的快速求解。 “九章”的算力究竟有多强?在室温条件下运行(除光子探测部分需4K低温),计算“高斯玻色取样”问题,“九章”处理5000万个样本只需200秒,超级计算机则需要6亿年;处理100亿个样本,“九章”只需10小时,超级计算机则需要1200亿年——而宇宙诞生至今不过约137亿年。 “‘九章’在一分钟时间里完成了经典超级计算机一亿年才能完成的任务。”该研究的通讯作者之一、中国科学技术大学教授陆朝阳说。 为了核验“九章”算得“准不准”,潘建伟团队用超算同步验证。“10个、20个光子的时候,结果都能对得上,到40个光子的时候超算就比较吃力了,而‘九章’一直算到了76个光子。”陆朝阳告诉记者。 美国麻省理工学院副教授,青年科学家总统奖、斯隆奖得主德克·英格伦评价说,潘建伟团队的研究“是一个划时代的成果”,是“开发中型量子计算机的里程碑”。维也纳大学教授、美国物理学会会士菲利普·沃尔泽也认为:“他们在实验中拿到了目前最强经典计算机万亿年才能给出的计算结果,为量子计算机的超强能力给出了强有力的证明。” “九章”处理“高斯玻色取样”的速度,等效比较下较谷歌开发的超导比特量子计算原型机“悬铃木”快100亿倍 眼下,研制量子计算机作为世界科技前沿,成为欧美发达国家角逐的焦点。 2019年10月,美国物理学家约翰·马丁尼斯带领的谷歌团队宣布研制出53个量子比特的计算机“悬铃木”(sycamore)。“悬铃木”完成100万次随机线路取样任务只需200秒,而当时世界最快的超级计算机“顶峰”需要2天。美国科学家得以在全球首次实现了“量子计算优越性”。 所谓的“量子计算优越性”,又称“量子霸权”,这一科学术语是指:作为新生事物的量子计算机,一旦在某个问题上的计算能力超过了最强的传统计算机,就证明了量子计算机的优越性,使其跨过了未来在多方面超越传统计算机的门槛。 事实上,就在谷歌宣布“悬铃木”的同期,潘建伟团队已经实现了20光子输入60模式干涉线路的“玻色取样”,输出复杂度相当于48个量子比特的希尔伯特态空间,逼近了“量子计算优越性”。 近期,该团队通过在量子光源、量子干涉、单光子探测器等领域的自主创新,成功构建了76个光子100个模式的“高斯玻色取样”量子计算原型机“九章”。“九章”同时具备高效率、高全同性、极高亮度和大规模扩展能力的量子光源,同时满足相位稳定、全连通随机矩阵、波包重合度优于99.5%、通过率优于98%的100模式干涉线路,相对光程10的负9次方以内的锁相精度,高效率100通道超导纳米线单光子探测器。 实验显示,“九章”对经典数学算法“高斯玻色取样”的计算速度,比目前世界最快的超算“富岳”快一百万亿倍,从而在全球第二个实现了“量子计算优越性”。 陆朝阳介绍称,相比“悬铃木”,“九章”有三大优势:一是速度更快。虽然算的不是同一个数学问题,但与最快的超算等效比较,“九章”比“悬铃木”快100亿倍。二是环境适应性。由于采用超导体系,“悬铃木”必须全程在零下273.12摄氏度(30mK)的超低温环境下运行,而“九章”除了探测部分需要零下269.12摄氏度的环境外,其他部分可以在室温下运行。三是弥补了技术漏洞。“悬铃木”只有在小样本的情况下快于超算,“九章”在小样本和大样本上均快于超算。“打个比方,就是谷歌的机器短跑可以跑赢超算,长跑跑不赢;我们的机器短跑和长跑都能跑赢。” “这项工作确实非常重要。”奥地利科学院院长、沃尔夫奖得主、美国科学院院士安东·塞林格说:“全世界正在研发量子计算,致力于展示超越常规计算机的能力。潘建伟和他的同事证明,基于光子(光的粒子)的量子计算机也可能实现‘量子计算优越性’。”英国剑桥大学教授、英国物理学会托马斯·杨奖章获得者米特·阿塔图尔指出:“对于量子计算这个蓬勃发展的领域来说,这确实是一个惊艳时刻。陆教授和潘教授的这一成就将光子和基于光子的量子技术置于世界舞台中央。” 未来的竞争是更快的经典算法和不断提升的量子计算硬件之间的竞争 “九章”量子计算原型机的诞生,是否意味着我国在“量子争霸”上已经取得胜利?人类是否马上就要进入量子计算的时代?我们可以用它来做些什么? 对于量子计算机的研究,该领域的国际同行公认有三个指标性的发展阶段:第一阶段是发展具备50至100个量子比特的高精度专用量子计算机,对于一些超级计算机无法解决的高复杂度特定问题实现高效求解,实现计算科学中量子计算优越性的里程碑;第二阶段是研制可相干操纵数百个量子比特的量子模拟机,用于解决若干超级计算机无法胜任的具有重大实用价值的问题;第三阶段是大幅度提高可集成的量子比特数目至百万量级,实现容错量子逻辑门,研制可编程的通用量子计算原型机。 潘建伟团队透露,尽管“九章”的算力快得惊人,但它只是在量子计算第一阶段树起了一座里程碑,未来的路还很长。 在人们对算力需求指数级增长的时代,量子计算机已然成为世界前沿的兵家必争之地。最近美国公布了量子计算领域的最新计划,英国、欧盟、日本等国家也早有相应规划。我国“九章”的研制成功,不仅取得了“量子计算优越性”的里程碑式进展,也为第二步——解决若干超级计算机无法胜任的具有重大实用价值的问题提供了潜在的前景。 眼下,无论是谷歌的“悬铃木”处理“随机线路取样”,还是“九章”求解“高斯玻色取样”,都只能用来解决某一个特定问题。潘建伟解释,这是因为目前可用来搭建量子计算机的材料有限,只能“就食材做菜”,未来量子计算机的突破,更有可能依赖于新材料在量子计算硬件上的创新。“这不是一个一蹴而就的工作,而是更快的经典算法和不断提升的量子计算硬件之间的竞争。”潘建伟说。 潘建伟透露,在“九章”量子计算原型机的基础上,他们将通过提高量子比特的操纵精度等一系列技术攻关,力争尽早研制出可编程的通用量子计算原型机。“希望能够通过15年到20年的努力,研制出通用的量子计算机,用以解决一些应用非常广泛的问题,比如密码分析、气象预报、药物设计等等,同时也可以用于进一步探索物理学化学生物学领域的一些复杂问题。” “我们现在证明了,中国人在国内也可以做好‘科学’” 安徽合肥,中国科学院量子信息与量子科技创新研究院,最新研制成功的量子计算原型机“九章”几乎占据了半个实验室,包含上千个部件。这是潘建伟团队经过20多年研究攻关研制而成。 时间拨转到20多年前,量子力学的诞生地奥地利,潘建伟在因斯布鲁克大学初见他的导师塞林格。塞林格教授坐在一把椅子上,背后是一座诺贝尔奖获得者使用过的挂钟和奥地利物理学家玻尔兹曼用过的一块黑板。塞林格问潘建伟:“你未来的计划是什么?”潘建伟回答:“将来在中国建一个和这里一样好的实验室。” 2001年,潘建伟作为中科院引进国外杰出人才,同时获得中科院基础局和人教局支持,回国在中国科学技术大学组建了量子物理与量子信息实验室。实验室以一批年轻教师和学生为班底,虽然是从零开始,但组建之初就得到有关科技主管部门和中国科学技术大学的大力支持。 中国科学技术大学的量子物理与量子信息实验室常常灯火通明,潘建伟和他的伙伴们每天工作15个小时以上,通宵工作是家常便饭。一项项科研成果不断涌现:2012年,首次实现了百公里级的双向量子纠缠分发和量子隐形传态;2016年8月,牵头研制并成功发射国际上首颗量子科学实验卫星“墨子号”;2017年5月,建成世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机…… 回顾这些年来逐梦量子世界的点点滴滴,潘建伟感慨,从回国筹建实验室时的400万元启动经费,到近年来全国几十个科研单位支撑建设的量子卫星“墨子号”,到全长2000多公里的量子通信“京沪干线”工程,再到研制量子计算原型机“九章”,都离不开国家的强力支持。 “团队所获得的持续支持和所取得的成绩不仅彰显着我国不断提高的综合国力和科技创新能力,也充分反映了我国对支持战略性前沿基础科学研究的敏锐判断力和决策力。”潘建伟说。 潘建伟回忆,多年前,他首次提出利用卫星实现自由空间量子通信的构想,然而这个“前无古人、闻所未闻”的想法却遭到质疑:量子信息科学,欧洲、美国都刚刚起步,我们为什么现在要做? 幸运的是,这个计划最终获得了中国科学院的支持。借助于中国科学院空间科学先导专项正式立项的“量子科学实验卫星”,潘建伟团队得以打开量子世界的又一扇大门。 “如果说当年杨振宁和李政道先生证明,中国人在国外可以做好‘科学’。那么我们现在证明了,中国人在国内也可以做好‘科学’。”潘伟说。 走进潘建伟团队的量子实验室,进门正面的墙上,挂着中国科学院院士、著名核物理学家赵忠尧先生在《我的回忆》中的一段话:“回想自己的一生,经历过许多坎坷,唯一的希望就是祖国繁荣昌盛,科学发达。我们已经尽了自己的力量,但国家尚未摆脱贫穷与落后,尚需当今与后世无私的有为青年再接再厉,继续努力。” 为了实现新的划时代的“算力革命”,潘建伟和他的团队还在日夜兼程、不懈探索。 原文章作者:环球网,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2021-7-25
    最后回复 庇细 2021-7-25 10:49
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  • 观察| 九章 问鼎确立我国在国际量子计算研究第一方阵地位
    光量子干涉实物图:左下方为输入光学部分,右下方为锁相光路,上方共输出100个光学模式,分别通过低损耗单模光纤与100超导单光子探测器连接。摄影/马潇汉 梁竞 邓宇皓(中国科学技术大学供图) “九章”量子计算原型机光路系统原理图:左上方激光系统产生高峰值功率飞秒脉冲;左方25个光源通过参量下转换过程产生50路单模压缩态输入到右方100模式光量子干涉网络;最后利用100个高效率超导单光子探测器对干涉仪输出光量子态进行探测。制图/陆朝阳 彭礼超(中国科学技术大学供图) 在竞争激烈的量子科技前沿,中国科学家又树立起了一座举世瞩目的里程碑。 12月4日,中国科学技术大学宣布,该校潘建伟、陆朝阳等组成的研究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,构建了76个光子的量子计算原型机“九章”,求解数学算法“高斯玻色取样”,处理5000万个样本只需200秒,而目前世界最快的超级计算机要用6亿年。相关论文于12月4日在线发表在国际学术期刊《科学》。《科学》杂志审稿人评价,这是“一个最先进的实验”,“一个重大成就”。 潘建伟表示,这一成果牢固确立了我国在国际量子计算研究中的第一方阵地位。基于“九章”的“高斯玻色取样”算法,未来将在图论、机器学习、量子化学等领域具有重要的潜在应用价值。 “九章”在一分钟时间里完成了经典超级计算机一亿年才能完成的任务 据潘建伟团队介绍,之所以将这台量子计算机命名为“九章”,是为了纪念中国古代数学专著《九章算术》。 《九章算术》是中国古代张苍、耿寿昌所撰写的一部数学专著,它的出现标志中国古代数学形成了完整的体系,是一部具有里程碑意义的历史著作。而这台名为“九章”的新机器,同样具有里程碑意义。 量子计算机具有超快并行计算能力,它通过特定算法在一些重大问题方面实现指数级别的加速。“九章”解决的“高斯玻色取样”问题就是一种。 “高斯玻色取样”是一个计算概率分布的算法,可用于编码和求解多种问题。其计算难度呈指数增长,很容易超出目前超级计算机的计算能力,适合量子计算机来探索解决。 在本研究中,潘建伟团队构建的76个光子的量子计算原型机“九章”,实现了“高斯玻色取样”任务的快速求解。 “九章”的算力究竟有多强?在室温条件下运行(除光子探测部分需4K低温),计算“高斯玻色取样”问题,“九章”处理5000万个样本只需200秒,超级计算机则需要6亿年;处理100亿个样本,“九章”只需10小时,超级计算机则需要1200亿年——而宇宙诞生至今不过约137亿年。 “‘九章’在一分钟时间里完成了经典超级计算机一亿年才能完成的任务。”该研究的通讯作者之一、中国科学技术大学教授陆朝阳说。 为了核验“九章”算得“准不准”,潘建伟团队用超算同步验证。“10个、20个光子的时候,结果都能对得上,到40个光子的时候超算就比较吃力了,而‘九章’一直算到了76个光子。”陆朝阳告诉记者。 美国麻省理工学院副教授,青年科学家总统奖、斯隆奖得主德克·英格伦评价说,潘建伟团队的研究“是一个划时代的成果”,是“开发中型量子计算机的里程碑”。维也纳大学教授、美国物理学会会士菲利普·沃尔泽也认为:“他们在实验中拿到了目前最强经典计算机万亿年才能给出的计算结果,为量子计算机的超强能力给出了强有力的证明。” “九章”处理“高斯玻色取样”的速度,等效比较下较谷歌开发的超导比特量子计算原型机“悬铃木”快100亿倍 眼下,研制量子计算机作为世界科技前沿,成为欧美发达国家角逐的焦点。 2019年10月,美国物理学家约翰·马丁尼斯带领的谷歌团队宣布研制出53个量子比特的计算机“悬铃木”(sycamore)。“悬铃木”完成100万次随机线路取样任务只需200秒,而当时世界最快的超级计算机“顶峰”需要2天。美国科学家得以在全球首次实现了“量子计算优越性”。 所谓的“量子计算优越性”,又称“量子霸权”,这一科学术语是指:作为新生事物的量子计算机,一旦在某个问题上的计算能力超过了最强的传统计算机,就证明了量子计算机的优越性,使其跨过了未来在多方面超越传统计算机的门槛。 事实上,就在谷歌宣布“悬铃木”的同期,潘建伟团队已经实现了20光子输入60模式干涉线路的“玻色取样”,输出复杂度相当于48个量子比特的希尔伯特态空间,逼近了“量子计算优越性”。 近期,该团队通过在量子光源、量子干涉、单光子探测器等领域的自主创新,成功构建了76个光子100个模式的“高斯玻色取样”量子计算原型机“九章”。“九章”同时具备高效率、高全同性、极高亮度和大规模扩展能力的量子光源,同时满足相位稳定、全连通随机矩阵、波包重合度优于99.5%、通过率优于98%的100模式干涉线路,相对光程10的负9次方以内的锁相精度,高效率100通道超导纳米线单光子探测器。 实验显示,“九章”对经典数学算法“高斯玻色取样”的计算速度,比目前世界最快的超算“富岳”快一百万亿倍,从而在全球第二个实现了“量子计算优越性”。 陆朝阳介绍称,相比“悬铃木”,“九章”有三大优势:一是速度更快。虽然算的不是同一个数学问题,但与最快的超算等效比较,“九章”比“悬铃木”快100亿倍。二是环境适应性。由于采用超导体系,“悬铃木”必须全程在零下273.12摄氏度(30mK)的超低温环境下运行,而“九章”除了探测部分需要零下269.12摄氏度的环境外,其他部分可以在室温下运行。三是弥补了技术漏洞。“悬铃木”只有在小样本的情况下快于超算,“九章”在小样本和大样本上均快于超算。“打个比方,就是谷歌的机器短跑可以跑赢超算,长跑跑不赢;我们的机器短跑和长跑都能跑赢。” “这项工作确实非常重要。”奥地利科学院院长、沃尔夫奖得主、美国科学院院士安东·塞林格说:“全世界正在研发量子计算,致力于展示超越常规计算机的能力。潘建伟和他的同事证明,基于光子(光的粒子)的量子计算机也可能实现‘量子计算优越性’。”英国剑桥大学教授、英国物理学会托马斯·杨奖章获得者米特·阿塔图尔指出:“对于量子计算这个蓬勃发展的领域来说,这确实是一个惊艳时刻。陆教授和潘教授的这一成就将光子和基于光子的量子技术置于世界舞台中央。” 未来的竞争是更快的经典算法和不断提升的量子计算硬件之间的竞争 “九章”量子计算原型机的诞生,是否意味着我国在“量子争霸”上已经取得胜利?人类是否马上就要进入量子计算的时代?我们可以用它来做些什么? 对于量子计算机的研究,该领域的国际同行公认有三个指标性的发展阶段:第一阶段是发展具备50至100个量子比特的高精度专用量子计算机,对于一些超级计算机无法解决的高复杂度特定问题实现高效求解,实现计算科学中量子计算优越性的里程碑;第二阶段是研制可相干操纵数百个量子比特的量子模拟机,用于解决若干超级计算机无法胜任的具有重大实用价值的问题;第三阶段是大幅度提高可集成的量子比特数目至百万量级,实现容错量子逻辑门,研制可编程的通用量子计算原型机。 潘建伟团队透露,尽管“九章”的算力快得惊人,但它只是在量子计算第一阶段树起了一座里程碑,未来的路还很长。 在人们对算力需求指数级增长的时代,量子计算机已然成为世界前沿的兵家必争之地。最近美国公布了量子计算领域的最新计划,英国、欧盟、日本等国家也早有相应规划。我国“九章”的研制成功,不仅取得了“量子计算优越性”的里程碑式进展,也为第二步——解决若干超级计算机无法胜任的具有重大实用价值的问题提供了潜在的前景。 眼下,无论是谷歌的“悬铃木”处理“随机线路取样”,还是“九章”求解“高斯玻色取样”,都只能用来解决某一个特定问题。潘建伟解释,这是因为目前可用来搭建量子计算机的材料有限,只能“就食材做菜”,未来量子计算机的突破,更有可能依赖于新材料在量子计算硬件上的创新。“这不是一个一蹴而就的工作,而是更快的经典算法和不断提升的量子计算硬件之间的竞争。”潘建伟说。 潘建伟透露,在“九章”量子计算原型机的基础上,他们将通过提高量子比特的操纵精度等一系列技术攻关,力争尽早研制出可编程的通用量子计算原型机。“希望能够通过15年到20年的努力,研制出通用的量子计算机,用以解决一些应用非常广泛的问题,比如密码分析、气象预报、药物设计等等,同时也可以用于进一步探索物理学化学生物学领域的一些复杂问题。” “我们现在证明了,中国人在国内也可以做好‘科学’” 安徽合肥,中国科学院量子信息与量子科技创新研究院,最新研制成功的量子计算原型机“九章”几乎占据了半个实验室,包含上千个部件。这是潘建伟团队经过20多年研究攻关研制而成。 时间拨转到20多年前,量子力学的诞生地奥地利,潘建伟在因斯布鲁克大学初见他的导师塞林格。塞林格教授坐在一把椅子上,背后是一座诺贝尔奖获得者使用过的挂钟和奥地利物理学家玻尔兹曼用过的一块黑板。塞林格问潘建伟:“你未来的计划是什么?”潘建伟回答:“将来在中国建一个和这里一样好的实验室。” 2001年,潘建伟作为中科院引进国外杰出人才,同时获得中科院基础局和人教局支持,回国在中国科学技术大学组建了量子物理与量子信息实验室。实验室以一批年轻教师和学生为班底,虽然是从零开始,但组建之初就得到有关科技主管部门和中国科学技术大学的大力支持。 中国科学技术大学的量子物理与量子信息实验室常常灯火通明,潘建伟和他的伙伴们每天工作15个小时以上,通宵工作是家常便饭。一项项科研成果不断涌现:2012年,首次实现了百公里级的双向量子纠缠分发和量子隐形传态;2016年8月,牵头研制并成功发射国际上首颗量子科学实验卫星“墨子号”;2017年5月,建成世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机…… 回顾这些年来逐梦量子世界的点点滴滴,潘建伟感慨,从回国筹建实验室时的400万元启动经费,到近年来全国几十个科研单位支撑建设的量子卫星“墨子号”,到全长2000多公里的量子通信“京沪干线”工程,再到研制量子计算原型机“九章”,都离不开国家的强力支持。 “团队所获得的持续支持和所取得的成绩不仅彰显着我国不断提高的综合国力和科技创新能力,也充分反映了我国对支持战略性前沿基础科学研究的敏锐判断力和决策力。”潘建伟说。 潘建伟回忆,多年前,他首次提出利用卫星实现自由空间量子通信的构想,然而这个“前无古人、闻所未闻”的想法却遭到质疑:量子信息科学,欧洲、美国都刚刚起步,我们为什么现在要做? 幸运的是,这个计划最终获得了中国科学院的支持。借助于中国科学院空间科学先导专项正式立项的“量子科学实验卫星”,潘建伟团队得以打开量子世界的又一扇大门。 “如果说当年杨振宁和李政道先生证明,中国人在国外可以做好‘科学’。那么我们现在证明了,中国人在国内也可以做好‘科学’。”潘建伟说。 走进潘建伟团队的量子实验室,进门正面的墙上,挂着中国科学院院士、著名核物理学家赵忠尧先生在《我的回忆》中的一段话:“回想自己的一生,经历过许多坎坷,唯一的希望就是祖国繁荣昌盛,科学发达。我们已经尽了自己的力量,但国家尚未摆脱贫穷与落后,尚需当今与后世无私的有为青年再接再厉,继续努力。” 为了实现新的划时代的“算力革命”,潘建伟和他的团队还在日夜兼程、不懈探索。(记者 韩亚栋) 原文章作者:新华社,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 。
    发表于2021-7-25
    最后回复 妹骆辚 2021-7-25 10:03
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  • 日媒:中美日逐鹿量子计算机研发
    《日本经济新闻》网站7月6日刊载题为《中美日逐鹿量子计算机研发》的报道,介绍了中美日三国量子计算机的研发现状,全文摘编如下: 新一代高速计算机量子计算机的开发竞争日趋激烈。面对寻求在2029年之前“最先完成”的谷歌等企业,其他企业正发起猛追。日本以外的新兴企业和富士通等日本企业也都在凭借自主技术提升存在感。采用量子技术的计算将在新药开发和密码破解等方面打破传统计算机的极限,对产业界和国家安全保障战略产生的影响巨大。 谷歌推进开发计划 “这是非常具有挑战性的尝试。”5月在谷歌召开的开发人员会议上,该公司首席执行官孙达尔·皮柴披露了正在推进的量子计算机的开发计划,目标是2029年完成。 2019年,谷歌利用量子计算机以3分20秒的速度解决了最尖端超级计算机需要花1万年解决的问题,成功实现了被称为“量子霸权”的突破性进展。不过,当时处理的是生成随机数的特殊问题,缺乏实用性。今后瞄准的是“作为通用产品的量子计算机”,可以解决现有计算机束手无策的各种难题。谷歌寻求促进革新,开发为解决气候变化问题开辟道路的材料以及抑制传染病全球大流行的药物等等。 此前认为,量子计算机达到上述水平要等到20年后。谷歌则设想10年以内达到目标,所需的投资额预计达到数以十亿美元计。 采用数字电路的传统计算机以0或1的“比特”为单位进行计算。而量子计算机则使用既是0又是1的“量子比特”,可以批量处理庞大的数据,以较少计算导出答案。 不过,要解决设想中的难题,现在“不足100”的量子比特数还不够。谷歌将大幅增加至“100万”量子比特,还将克服计算时出错这一最大的难题。如果增加量子比特,布线和控制将变得困难。正如传统计算机随着晶体管的问世而实现飞跃式发展一样,量子计算机需要实现迈向大规模化的技术创新。面对较高的阻碍,谷歌在美国加利福尼亚州圣巴巴拉新设了研究基地,加强研发体制。 美国国际商用机器公司(IBM)也将加快开发,计划到2023年将量子比特的数量从现在的65个增至1000个以上。为了不输给谷歌,IBM也将加紧应对出错问题。 中国实现“量子霸权” 世界范围内能制造量子计算机的企业屈指可数,谷歌和IBM一直在以电阻为零的超导电路进行计算的技术领域主导开发。但中国已开始挑战这一地位。中国科学技术大学5月宣布开发出超导量子计算机“祖冲之号”。虽然仍是试制水平,但量子比特数达到62个,属于世界顶尖水平。这是在中国被称为“量子之父”的潘建伟等人的研究成果,拥有世界权威的美国科研期刊《科学》杂志刊发了相关论文。 除了超导方式之外,中科大还在2020年以采用光子的方式继谷歌之后实现了“量子霸权”。可见中国正在迅速提升实力。 中国的大型企业方面,阿里巴巴集团也将开发量子计算机。2015年阿里巴巴与中国科学院成立了量子计算实验室,2018年推出了能通过云平台利用的服务,似乎正在扩大行动。 如果借助量子计算机开发出划时代的电池和药物,企业的竞争环境也将明显改变。如果发展到终极水平,量子计算机将能破解支撑目前互联网通信的密码,从而影响安全保障。掌握量子技术的国家将掌握今后的高科技主导权。 美国波士顿咨询公司的数据显示,量子计算机蕴含着到2050年创造多达8500亿美元利润的可能性。即使硬件未完成开发,量子计算机也有望在数年内局部应用于工业,企业力争尽早引进的竞争也很活跃。 日企冀望弯道超车 美国谷歌等企业将推进被称为“量子门”方式来开发量子计算机。在日本,富士通2020年启动了相同的开发方式。虽然能用于通常的计算,但开发难度高。 还存在有望尽早得到应用、被称为“量子退火”的方式。这是基于东京工业大学特任教授西森秀稔等人的研究而诞生的技术,尤其在日本备受期待。加拿大D波系统公司正在开发该技术,并将推进市场开拓,日本电气公司也将启动研究。这种量子计算机的特点是能快速从庞大的选项中找出最佳答案,也被称为特化型量子计算机。 与量子退火形成竞争的是富士通、日立制作所和东芝积极发展的“模拟量子计算机”。两者在高效发现组合的最佳答案这一点上相同,但在硬件采用现有计算机的技术这一点上有所不同。由于引入了量子退火等原理,这种量子计算机在名称中使用了“模拟”一词。 模拟量子计算机虽说是特化型,但应用范围广泛,包括物流、医疗和金融等。日本制药企业PeptiDream在开发治疗新型冠状病毒的药物方面使用了富士通的模拟量子计算机。据称模拟量子计算机从数量庞大的化合物中找出候选药物,将原本研究人员重复做实验、需要用约半年时间来摸索的工作缩短为半天左右。 日本凯迪迪爱公司综合研究所利用日立的技术,实施了从基站和频带的庞大组合中给各通信运营商快速分配电波的计算,将时间缩短为此前的1/2000。东芝则启动了将模拟量子计算机用于股票市场超高频交易的验证。 摄于6月15日的欧洲首台投入商业使用的量子计算机(德新社) 2019年10月,谷歌首席执行官孙达尔·皮柴和公司的量子技术专家在加利福尼亚州圣巴巴拉的实验室研究量子计算机。(美国商业内幕网站) 来源:参考消息网 原文章作者:参考消息,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2021-7-25
    最后回复 郁婀娜 2021-7-25 07:33
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  • 【科技】郭光灿院士:量子计算技术的研究现状与趋势
    来源:《中国科学》 2020年 第50卷 第9期 作者:郭光灿 导读:1900年 Max Planck 提出“量子”概念,宣告了“量子”时代的诞生。科学家发现,微观粒子有着与宏观世界的物理客体完全不同的特性。宏观世界的物理客体,要么是粒子,要么是波动,它们遵从经典物理学的运动规律,而微观世界的所有粒子却同时具有粒子性和波动性,它们显然不遵从经典物理学的运动规律。20世纪20年代,一批年轻的天才物理学家建立了支配着微观粒子运动规律的新理论,这便是量子力学。近百年来,凡是量子力学预言的都被实验所证实,人们公认,量子力学是人类迄今最成功的理论。 第二次量子革命 我们将物理世界分成两类:凡是遵从经典物理学的物理客体所构成的物理世界,称为经典世界;而遵从量子力学的物理客体所构成的物理世界,称为量子世界。这两个物理世界有着绝然不同的特性,经典世界中物理客体每个时刻的状态和物理量都是确定的,而量子世界的物理客体的状态和物理量都是不确定的。概率性是量子世界区别于经典世界的本质特征。量子力学的成功不仅体现在迄今量子世界中尚未观察到任何违背量子力学的现象,事实上, 正是量子力学催生了现代的信息技术,造就人类社会的繁荣昌盛。信息领域的核心技术是电脑和互联网。 量子力学的能带理论是晶体管运行的物理基础,晶体管是各种各样芯片的基本单元。光的量子辐射理论是激光诞生的基本原理,而正是该技术的发展才产生当下无处不在的互联网。然而,晶体管和激光器却是经典器件,因为它们遵从经典物理的运行规律。因此,现在的信息技术本质上是源于量子力学的经典技术。 20世纪80年代,科学家将量子力学应用到信息领域,从而诞生了量子信息技术,诸如量子计算机、量子密码、量子传感等。这些技术的运行规律遵从量子力学,因此不仅其原理是量子力学,器件本身也遵从量子力学,这些器件应用了量子世界的特性,如叠加性、纠缠、非局域性、不可克隆性等,因而其信息功能远远优于相应的经典技术。量子信息技术突破了经典技术的物理极限,开辟了信息技术发展的新方向。一旦量子技术获得广泛的实际应用,人类社会生产力将迈进到新阶段。因此,我们将量子信息的诞生称为第二次量子革命,而基于量子力学研制出的经典技术,称之为第一次量子革命。量子信息技术就是未来人类社会的新一代技术。 量子网络 量子信息技术最终的发展目标就是研制成功量子网络。量子网络基本要素包括量子节点和量子信道。所有节点通过量子纠缠相互连接,远程信道需要量子中继。量子网络将信息传输和处理融合在一起,量子节点用于存储和处理量子信息,量子信道用于各节点之间的量子信息传送。与经典网络相比,量子网络中信息的存储和传输过程更加安全,信息的处理更加高效,有着更加强大的信息功能。量子节点包括通用量子计算机、专用量子计算机、量子传感器和量子密钥装置等。应用不同量子节点将构成不同功能的量子网络。 典型的有: 1、由通用量子计算机作为量子节点,将构成量子云计算平台,其运算能力将强大无比; 2、使用专用量子计算机作为量子节点可以构成分布式量子计算,其信息功能等同于通用量子计算机。亦即应用这种方法可以从若干比特数较少的量子节点采用纠缠通道连接起来,可以构成等效的通用量子计算机; 3、量子节点是量子传感器,所构成的量子网络便是高精度的量子传感网络,也可以是量子同步时钟; 4、量子节点是量子密钥装置,所构成的量子网络便是量子密钥分配(QKD)网络,可以用于安全的量子保密通信。 当然,单个量子节点本身就是量子器件,也会有许多应用场景,量子网络就是这些量子器件的集成,其信息功能将得到巨大提升,应用更广泛。 上述的量子网络是量子信息技术领域发展的远景,当前距离这个远景的实现还相当遥远。不仅尚无哪种类型量子网络已经演示成功,即使是单个量子节点的量子器件也仍处于研制阶段,距离实际的应用仍有着很长的路要走。即便是单个量子节点研制成功,要将若干量子节点通过纠缠信道构成网络也极其困难——通常采用光纤作为量子信息传输的通道,量子节点的量子信息必须能强耦合到光纤通信波长的光子上,该光子到达下个量子节点处再强耦合到该节点工作波长的量子比特上,任何节点之间最终均可实现强耦合、高保真度的相干操控,只有这样才能实现量子网络的信息功能。目前,连接多个节点的量子界面依旧处于基础研究阶段。 至于远程的量子通道,必须有量子中继才能实现,而量子中继的研制又依赖于高速确定性纠缠光源和可实用性量子存储器的研究,所有这些核心器件依旧处于基础研究阶段,离实际应用还很远。因此整个量子信息技术领域依旧处于初期研究阶段,实际应用还有待时日。 那么,量子信息技术时代何时到来?量子计算机是量子信息技术中最有标志性的颠覆性技术,只有当通用量子计算机获得广泛实际应用之时,我们才可断言人类社会已进入量子技术新时代。 量子计算机 经典计算机按照摩尔定律迅速发展 每18个月,其运算速度翻一番 20世纪80年代,物理学家却提出“摩尔定律是否会终结”这个不受人欢迎的命题,并着手开展研究。最后竟然得出结论:摩尔定律必定会终结。理由是,摩尔定律的技术基础是不断提高电子芯片的集成度——即单位芯片面积的晶体管数目。但这个技术基础受到两个主要物理限制:一是由于非可逆门操作会丢失大量比特,并转化为热量,最终会烧穿电子芯片,这也是当下大型超算中心遇到的巨大能耗困难所在;二是终极的运算单元是单电子晶体管,而单电子的量子效应将影响芯片的正常工作,使计算机运算速度无法如预料的提高。 物理学家的研究结果并不影响当时摩尔定律的运行,多数学者甚至认为物理学家是杞人忧天。然而物理学家并未停止脚步,着手研究第2个问题:摩尔定律失效后,如何进一步提高信息处理的速度——即后摩尔时代提高运算速度的途径是什么?研究结果诞生了“量子计算”的概念。 1982年美国物理学家Feynman指出,在经典计算机上模拟量子力学系统运行存在着本质性困难,但如果可以构造一种用量子体系为框架的装置来实现量子模拟就容易得多。随后英国物理学家Deutsch提出“量子图灵机”概念,“量子图灵机”可等效为量子电路模型。从此,“量子计算机”的研究便在学术界逐渐引起人们的关注。 1994年Shor提出了量子并行算法,证明量子计算可以求解“大数因子分解”难题,从而攻破广泛使用的RSA公钥体系,量子计算机才引起广泛重视。Shor并行算法是量子计算领域的里程碑工作。进入21世纪,学术界逐渐取得共识:摩尔定律必定会终结,因此,后摩尔时代的新技术便成为热门研究课题,量子计算无疑是最有力的竞争者。 量子计算应用了量子世界的特性,如叠加性、非局域性和不可克隆性等,因此天然地具有并行计算的能力,可以将某些在电子计算机上指数增长复杂度的问题变为多项式增长复杂度,亦即电子计算机上某些难解的问题在量子计算机上变成易解问题。量子计算机为人类社会提供运算能力强大无比的新的信息处理工具,因此称之为未来的颠覆性技术。量子计算机的运算能力同电子计算机相比,等同于电子计算机的运算能力同算盘相比。可见一旦量子计算得到广泛应用,人类社会各个领域都将会发生翻天覆地的变化。 量子计算的运算单元称为量子比特,它是0和1两个状态的叠加。量子叠加态是量子世界独有的,因此,量子信息的制备、处理和探测等都必须遵从量子力学的运行规律。量子计算机的工作原理如图1所示。 【图1 量子计算机的工作原理】 量子计算机与电子计算机一样,用于解决某种数学问题,因此它的输入数据和结果输出都是普通的数据。区别在于处理数据的方法本质上不同。量子计算机将经典数据制备在量子计算机整个系统的初始量子态上,经由幺正操作变成量子计算系统的末态,对末态实施量子测量,便输出运算结果。图1中虚框内都是按照量子力学规律运行的。图中的幺正操作(U操作)是信息处理的核心,如何确定U操作呢?首先选择适合于待求解问题的量子算法,然后将该算法按照量子编程的原则转换为控制量子芯片中量子比特的指令程序,从而实现了U操作的功能。量子计算机的实际操作过程如图2所示。 【图2 量子计算机的实际操作过程 】 给定问题及相关数据,科学家设计相应的量子算法,进而开发量子软件实现量子算法,然后进行量子编程将算法思想转化为量子计算机硬件能识别的一条条指令,这些指令随后发送至量子计算机控制系统,该系统实施对量子芯片系统的操控,操控结束后,量子测量的数据再反馈给量子控制系统,最终传送到工作人员的电脑上。 【图3 单双量子比特门】 量子逻辑电路是用于实现U变换的操作,任何复杂的U操作都可以拆解为单量子比特门Ui和双量子比特门Ujk的某种组合(即可拆解定理),Ui和Ujk是最简单的普适逻辑门集。典型的单双比特门如图3所示。 基于量子图灵机(量子逻辑电路)的量子计算称为标准量子计算,现在还在研究的其他量子计算模型还有:单向量子计算、拓扑量子计算和绝热量子计算(量子退火算法)等。 量子计算机是宏观尺度的量子器件,环境不可避免会导致量子相干性的消失(即消相干),这是量子计算机研究的主要障碍。“量子编码”用于克服环境的消相干,它增加信息的冗余度,用若干物理量子比特来编码一个逻辑比特(信息处理的单元)。业已证明,采用起码5个量子比特编码、1个逻辑比特,可以纠正消相干引起的所有错误。量子计算机实际应用存在另一类严重的错误,这种错误来源于非理想的量子操作,包括门操作和编码的操作。科学家提出容错编码原理来纠正这类错误,该原理指出,在所有量子操作都可能出错的情况下,依旧能够将整个系统纠正回理想的状态。这涉及到“容错阈值定理”,即只有量子操作的出错率低于某个阈值,才能实现量子容错。容错阈值与量子计算的实际构型有关,在一维或准一维的模型中,容错的阈值为105,在二维情况(采用表面码来编码比特),阈值为102。经过科学家十多年的努力,现在离子阱和超导系统的单双比特操作精度已经达到这个阈值。这个进展极大地刺激了人们对量子计算机研制的热情,量子计算机的实现不再是遥不可及的。量子计算机的研制逐步走出实验室,成为国际上各大企业追逐的目标。 量子计算机研制涉及以下关键技术部件: 1、核心芯片,包括量子芯片及其制备技术; 2、量子控制,包括量子功能器件、量子计算机控制系统和量子测控技术等; 3、量子软件,包括量子算法、量子 开发环境和量子操作系统等; 4、量子云服务,即面向用户的量子计算机云服务平台; 量子计算机的研制从以科研院校为主体变为以企业为主体后发展极其迅速: 【图4 2019 年量子计算机的研制取得重大进展. (a), (b) IBM 推出的全球首套商用量子计算机 IBM Q System One; (c), (d) Google 推出的 53 个量子比特的超导量子芯片】 2016年IBM公布全球首个量子计算机在线平台,搭载5位量子处理器; 2018年本源量子推出当时国际最强的64位量子虚拟机,打破了当时采用经典计算机模拟量子计算机的世界纪录; 2019年量子计算机研制取得重大进展:年初IBM推出全球首套商用量子计算机,命名为IBM Q System One,这是首台可商用的量子处理器; 2019年10月,Google在Nature上发表了一篇里程碑论文,报道他们用53个量子比特的超导量子芯片,耗时200s实现一个量子电路的采样实例,而同样的实例在当今最快的经典超级计算机上可能需要运行大约1万年,他们宣称实现了“量子霸权”; 2020年9月,本源完全自主研发的超导量子计算云平台正式向全球用户开放,该平台基于本源量子自主研发的超导量子计算机——悟源(搭载6比特超导量子处理器夸父KFC6-130)。 总之,量子计算机研制已从高校、研究所为主发展为以公司为主力,从实验室的研究迈进到企业的实用器件研制,量子计算机将经历3个发展阶段: 量子计算原型机 原型机的比特数较少,信息功能不强,应用有限,但“五脏俱全”,是地地道道地按照量子力学规律运行的量子处理器。IBM Q System One就是这类量子计算机原型机。 量子霸权 量子比特数在50-100左右,其运算能力超过任何经典的电子计算机。但未采用 “纠错容错” 技术来确保其量子相干性,因此只能处理在其相干时间内能完成的那类问题,故又称为专用量子计算机,这种机器实质是中等规模带噪声量子计算机 (noisy intermediate-scale quantum, NISQ)。应当指出,“量子霸权”实际上是指在某些特定的问题上量子计算机的计算能力超越了任何经典计算机。这些特定问题的计算复杂度经过严格的数学论证,在经典计算机上是指数增长或超指数增长,而 在量子计算机上是多项式增长,因此体现了量子计算的优越性。 通用量子计算机 这是量子计算机研制的终极目标,用来解决任何可解的问题,可在各个领域 获得广泛应用。通用量子计算机的实现必须满足两个基本条件,一是量子比特数要达到几万到几百万量级,二是应采用 “纠错容错” 技术。鉴于人类对量子世界操控能力还相当不成熟,因此最终研制成功通用量子计算机还有相当长的路要走。 ——本文版权归原作者所有,如有侵权,请及时后台留言以便我们删除—— 完 原文章作者:中博智能,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2021-7-25
    最后回复 邬国 2021-7-25 00:23
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  • 25岁曹原的第8篇nature,或为拓扑量子计算打开大门,但仍需进一步验证
    大数据文摘授权转载自学术头条 作者:库珀 编审:寇建超 近日,麻省理工学院的物理学家们在一种叫做魔角扭曲三层石墨烯(MATTG)的材料中观察到了罕见的超导现象,论文于 7 月 22 日发表在 Nature 杂志上,研究人员报告说,这种材料在高达 10 特斯拉的高磁场下表现出超导电性,比传统超导体材料的相关性能高出 3 倍。 该发现有望极大地改善磁共振成像等技术应用,而且三层石墨烯自旋三重态超导电性的新证据也可能帮助科学家们设计更强的超导体,用于实际的量子计算。 论文的第一作者,是被称为天才少年的 95 后石墨烯大神曹原,2018 年 12 月 18 日,他曾荣登 Nature 2018 年度影响世界的十大科学人物榜首,这项最新发表的研究已经是他科研生涯中的第 8 篇 Nature 文章,仅在 2021 年上半年他就已经接连发表了 3 篇 Nature 文章和 1 篇 Science 文章,“石墨烯驾驭者(Graphene Wrangler)” 的称号名副其实。 图|麻省理工学院的物理学家在一种叫做 “魔角” 扭曲三层石墨烯的材料中观察到了一种罕见的超导现象。 “本实验的价值在于它教给我们基本的超导性,教给我们材料是如何工作的,这样我们就可以从中吸取教训,为其他更容易制造的材料设计原理,也许可以创造出更好的超导性。” 论文的通讯作者之一、麻省理工学院物理学教授 Pablo Jarillo-Herrero 表示。 神奇的 “自旋三重态” 超导材料被定义为超高效的导电能力而不损失能量。当暴露在电流中时,超导体中的电子会以 “库珀对” 的形式耦合起来,然后无电阻地穿过材料,就像乘坐快车的 “乘客” 一样。 在绝大多数超导体中,库珀对有相反的自旋效应,一个电子向上自旋,另一个向下自旋,这种结构被称为 “自旋单态”。但如果在高磁场下,这些电子对通过超导体时,高磁场可以将每个电子的能量转移到相反的方向,把他们分开,所以基于这种机制,强磁场可以破坏传统自旋单重态超导体的超导电性,这也是为什么在足够大的磁场中,超导性会消失的根本原因。 但大千世界无奇不有,少数奇特的超导体是不受磁场影响的,抗磁强度非常大,这些材料会通过一对自旋相同的电子进行超导,其特性被称为 “自旋三重态”。当暴露在强磁场中时,库珀对中的两个电子的能量会向同一方向移动,这样它们就不会被拉开,而是继续超导不受干扰,不管磁场强度如何。 长期研究石墨烯材料的曹原和团队很好奇魔角三层石墨烯是否有这种不寻常的自旋三重态超导迹象。他们在石墨烯研究方面做出了很多开创性的工作,如原子薄碳晶格层,当以特定角度堆叠时,可以产生令人惊讶的超导现象。 在曹原发表的过往 Nature 文章中,研究人员多次验证了两片夹角的石墨烯层的各种奇异特性,他们称之为魔角双层石墨烯,而三层石墨烯的三明治结构要比双层石墨烯更加坚固,在更高的温度下可保持超导性,且当研究人员施加适度的磁场时,他们注意到三层石墨烯还能够在高磁场强度下保持超导,这个发现就像打开了一扇科研新大门。 图|扭曲三层石墨烯的超导性,(来源:Nature) 三层石墨烯叠加,1.56° 夹角的魔力 研究人员从一块石墨上剥离出原子薄的碳层(石墨烯),将三层碳层堆叠在一起,其相对旋转角 θ 约为 1.56°,从而制造出这种材料。他们在材料的两端连接一个电极,让电流流过,并测量过程中损失的能量。然后在实验室里打开一个大磁铁,磁场方向与材料平行。 当他们增加三层石墨烯周围的磁场时,他们观察到超导性在消失之前保持了很强的一点,但奇怪的是在更高的场强下再次出现 —— 这是非比寻常的发现,而且在传统的自旋单重态超导体中是不已知的。 图|高磁场环境下 MATTG 的超导电性(来源:Nature) “在自旋单线态超导体中,如果你扼杀了超导性,它就永远不会回来 —— 它永远消失了。” 曹原对外表示,“但在这里,它再次出现了。所以这肯定说明该材料不是自旋单线态。” 研究人员还观察到,在 “超导特性” 重返后,能够承受高达 10 特斯拉的磁场强度,这是实验室磁铁所能产生的最大场强。根据泡利极限理论,这比传统的自旋单重态超导材料所能承受的磁场要高出 3 倍,泡利极限理论可预测材料保持超导电性所需的最大磁场。 三层石墨烯的超导性再现,再加上其在比预期更高磁场下的持久性,排除了这种材料是普通超导体的可能性。 相反,它很可能是一种非常罕见的类型,可能有 “自旋三重态” 特性,承载着在材料中高速穿行的库珀对,不受强磁场的影响。研究小组计划深入研究这种材料,以确认其确切的自旋状态,这可能有助于设计更强大的核磁共振成像机,以及更强大的量子计算机。 “常规的量子计算是非常脆弱的。”Jarillo Herrero 表示。 大约 20 年前,科学界和物理理论学家们提出了一种拓扑超导电性,如果在任何材料中得以实现,就可以使状态非常健壮的量子计算机成为可能,而实现这一点的关键因素是某种类型的自旋三重态超导体。 但还需更多验证 针对这项研究,美国圣母大学物理系专家 Yi Ting Hsu 评论称,报道的 MATTG 中准 2D 自旋三重态超导电性的证据为可以实验操控的非常规超导体铺平了道路。 但是,由于石墨烯中电子的自旋角动量和轨道角动量之间的耦合可以忽略不计,因此还需要进一步的测量来证明 MATTG 材料中库珀对的轨道结构是否与自旋三重态超导电性相一致。 关键是,自旋三重态并不意味着观测到的超导电性将有助于拓扑量子计算。 未来,研究人员还需要进一步研究 MATTG 超导的拓扑性质。例如,研究人员应该确定它是否破坏了时间反转对称性 —— 这是一种可能的超导体特殊迹象,他们还应该寻找涡核中零能态的直接证据等等,从这些研究中获得的理解,有望帮助物理学家们开发有前途的拓扑量子计算平台。 参考资料: https://www.nature.com/articles/s41586-021-03685-yhttps://www.nature.com/articles/d41586-021-01890-3 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2021-7-25
    最后回复 吱绳 2021-7-25 00:13
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  • 百度量子平台亮相量子计算国际顶会QIP2021 凸显百度前沿科技布局...
    打开百度APP看高清图片近日,第24届全球量子信息处理会议QIP 2021顺利召开。大会上,百度研究院量子计算研究所所长段润尧博士发表题为《Quantum Computing at Baidu》的精彩演讲,重点介绍了百度量子平台所扮演的量子时代操作系统角色,并借助量脉+量桨+量易伏的持续升级,赋能量子技术应用场景,最终实现“人人皆可量子”的愿景。值得一提的是,段润尧还参与了QIP量子计算圆桌会议的热烈讨论,帮助参会者深入了解百度量子。同时百度入选一篇学术报告,可推动量子计算与量子电路合成等相关技术发展。据知,在QIP 2020上,百度也入选了2篇学术报告。由此可见,百度积极参与QIP 2021,通过展示在该领域的关键技术、核心服务与前沿成果,促进量子计算前沿技术交流与发展,推动全球量子计算不断进步。以下为百度量子计算演讲的亮点总结。在《Quantum Computing at Baidu》主题演讲中,段润尧首先介绍了量子计算研究所的使命:致力于广泛开展量子技术储备、量子人才培养以及新量子业务探索,建成世界一流的量子人工智能研究机构,同时不断地把量子计算与百度的核心技术和业务相融合,探索量子科技创新业务。为此,百度量子制定了QAAA战略规划:具体包含量子人工智能 (Quantum AI)、量子算法 (Quantum Algorithm) 和量子架构 (Quantum Architecture) 三个核心方向。 在量子人工智能方向,百度旨在利用量子计算的信息处理优势促进人工智能的发展,同时也利用现有的人工智能技术突破量子计算发展瓶颈,聚集于机器学习、信息安全、区块链等技术的研发;在量子算法方向,百度旨在针对具体任务设计高效的量子算法,将经典算法设计及分析理论推广到量子情形,优化现有量子(经典)算法,确定现有算法的可行性与局域性,聚焦于量子搜索、量子模拟、量子安全计算等应用;在量子架构方向,百度旨在提供量子基础架构综合服务平台,用于支撑量子人工智能和量子算法的物理设备实现,聚焦于量子硬件接口、分布式量子信息处理、统一编程平台、量子网络与因特网、量子和后量子密码等研究领域。围绕上述三个方向,百度研发了以量脉、量桨、量易伏三个产品为主体的百度量子平台,通过连接顶层解决案和底层硬件基础所需的丰富软件具,提供全面的量子基础设施即服务(Quantum Infrastructure as a Service, QaaS),旨在扮演量子时代操作系统的角色,降低普通用户学习量子软硬件专业知识的成本,使非量子专业用户也能实践量子编程、量子机器学习、量子控制等相关内容。下面详细介绍一下百度量子平台的三个产品。 量易伏(Quantum Leaf)是云原生量子计算平台,最早亮相于2020年9月百度世界大会,提供以量子设施即服务的量子计算环境;其利用云原生特性,降低量子云计算带来的架构复杂度和缓解计算资源瓶颈,提供用户量子编程与行业应用环境,搭配全套计算流工具链,驱动底层量子设备执行。前端适配不同场景:免配置在线编程PyOnline,可拖动编程工控件QComposer,开源生态组件QCompute。后端提供丰富终端:自主研发的轻量级量子模拟器及本次发布带来的全新扩展分布式高性能模拟器、第三方模拟器和连接远程量子云硬件接口。量易伏结合原生云计算和量子计算优势,承载量子计算需求和出口,是开启量子计算时代的钥匙。 量桨(Paddle Quantum)是2020年5月20日由百度飞桨与百度量子共同发布开源量子机器学习工具集,并在同年9月“百度世界大会2020”上,针对开发性能、入门案例和教程等进行了升级。量桨建起了人工智能与量子计算之间的桥梁,旨在探索量子人工智能的更多可能性。基于自研高性能模拟器,量桨已支持常规电脑上模拟20+量子比特的运算,同时支持量子神经网络的便捷搭建,助力研发人员高效开发量子人工智能应用。新升级的量桨重点增加了分布式量子信息处理模组LOCCNet,支持量子纠缠提纯、量子态分辨、量子隐形传态等核心量子信息协议的便捷开发。借助深度学习对量子技术的赋能,量桨LOCCNet发现了新的纠缠提纯方案,相比业界现有方案取得了更高的提纯保真度。此外,量桨官网也提供了丰富的教程与案例助力开发者的入门与学习。 量脉(Quanlse)发布于2019年百度AI开发者大会公开课,支持量子门脉冲的生成。在“百度世界大会2020”上,量脉发布了基于超导量子计算的脉冲生成服务——量脉超导。全新升级的量脉进一步进化为提供脉冲级别量子控制的云平台,通过云计算为量子控制提供专业与高效的解决方案,进而打通量子计算的软件层和硬件层。目前,量脉不仅支持单/双量子比特门的脉冲优化,还支持量子电路的脉冲生成。借助于量脉提供的工具集,用户可以实现物理系统的建模、动力学演化的模拟,以及量子门错误分析的可视化。为方便用户学习和使用,量脉官网提供了9个从基础到进阶主题的详细教程。作为其中的特色案例,段润尧重点讲解了如何使用量脉从脉冲层面实现VQE 算法。除此之外,量脉还开源了用户端代码。基于开源SDK,量脉支持量子软硬件接口领域的进阶开发,进而赋能量子控制技术的研发。 作为百度量子生态发展的重要一环,百度量子平台使得用户和量子服务紧密结合,可以赋能教育、科学研究、工业生产等领域,同时不断促进量子计算技术与教育的普及,是实现产学研融合的中心舞台。随着百度量子生态的日趋完善,量子应用场景日渐清晰,百度将进一步开辟量子技术落地的新场景和新业务,为用户和客户创造重要价值,为量子计算领域的发展和繁荣持续贡献力量。 原文章作者:砍柴网,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2021-7-24
    最后回复 值蓊 2021-7-24 14:40
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  • 量子计算突破重大瓶颈!国内竟无人关注?
    近期,谷歌与霍尼韦尔两家科技巨头相继公布了各自在量子纠错领域的最新进展,为大规模容错量子计算机的开发铺平了道路。实用化量子计算机的发展可能远超人们预期。 不同于“量子霸权”自带冲击力与话题性,“量子纠错”显得冷僻且微不足道。但对于构建实用化量子计算机来说,“量子纠错”带来的算力提升远远超过象征意义大于实际价值的“量子霸权”。 7月14日,《自然》杂志发表的一篇论文Exponential suppression of bit or phase errors with cyclic error correction报道,谷歌公司设计的量子处理器“悬铃木”(Sycamore)的纠错能力成功提升了100多倍。这些结果表明量子纠错可以成功将错误率控制在一定范围内。虽然这个错误率还没达到实现量子计算机潜力的阈值,但研究结果表明,悬铃木架构或已逼近这一阈值。 Sycamore量子处理器。图片来源:GOOGLE 相隔两天,在另一条技术路线上,霍尼韦尔也宣称实现了业界首次实时的量子纠错。7月16日,霍尼韦尔在一篇arXiv预印论文中介绍了在其H1 量子计算机上实现的纠错技术,研究人员创建了单个逻辑量子比特(一系列纠缠的物理量子比特)并应用多轮量子纠错,防止了该逻辑比特发生的比特翻转和相位翻转错误。 其实在经典计算机时代,也有着纠错的需求。早期计算机中的比特由真空管或机械继电器(开关)组成,他们有时候会毫无征兆地发生反转。为了克服这个问题,著名数学家冯·诺伊曼(John von Neumann)开了纠错之先河。冯·诺伊曼假设一个计算机对每个比特做了三份拷贝,那么即便其中一个翻转了,多数比特依旧保持着正确值。计算机可以通过对这几个比特做两两比对来找到并修正错误比特,这种方法被称为奇偶校验。比如说,如果第一个和第三个比特相同,但第一个和第二个、第二个和第三个都不同,那么最有可能第二个比特翻转了,于是计算机就把它再翻回来。更大的冗余意味着更大的纠错能力。有趣的是,现代大规模集成电路芯片,也就是现代计算机用来编码其比特的器件竟如此可靠,以至于经典计算机中的纠错并不常见。 经典纠错示意。图片来源:sciencemag.org 但在量子计算系统中,量子计算的核心计算单元——量子比特强大又脆弱,环境中哪怕极其微弱的扰动都会使其发生错误,从而失去计算能力。量子计算公司Rigetti的联合创始人Chad Rigetti表示,如果无法解决量子比特容易出错的问题,那么耗资数亿元建设的量子计算机不过是一台随机噪声发生器。纠正这些错误成为科学家们构建实用化量子计算的必经之路。 量子计算机内部结构。图片来源:本源量子 去年7月,在人类首次实现“量子霸权”的一年后,《科学》杂志官网上发表的文章The biggest flipping challenge in quantum computing介绍,量子纠错将是量子计算走向实用化落地的下一个超级大挑战。短短一年后,谷歌与霍尼韦尔就相继公布了各自在量子纠错领域的技术突破,关键技术的突破速度之快令世人震惊。 本源悟源超导量子计算机。图片来源:本源量子 谷歌的研究人员在其工作中运行了两种量子纠错码:一种是最多由21个量子比特组成的一维链重复码,用来测试错误抑制能力;另一种是由7个量子比特组成的二维表面码,作为与更大码的设置相容性的原理验证实验。作者的研究表明,将重复码基于的量子比特数量从5个提高到21个,对逻辑错误的抑制实现了最多100倍的指数增长。这种错误抑制能力在50次纠错实验中均表现稳定。 谷歌量子计算机。图片来源:GOOGLE 霍尼韦尔的研究人员利用霍尼韦尔的离子阱量子电荷耦合器(QCCD)量子计算机中的10个物理量子比特,对单个逻辑量子比特进行编码、控制和反复纠错。同时满足了实时、检测错误和纠正错误三个条件。 这两项成果为精确的量子计算铺平了道路,也是超导与离子阱量子计算技术迈向大规模容错量子计算的里程碑。 霍尼韦尔量子计算系统。图片来源:霍尼韦尔 谷歌与霍尼韦尔在量子纠错技术上的进展并未在中文科技圈掀起多大风浪,但这一技术所带来的实际影响远超象征意义为主的“量子霸权”,大规模容错量子计算或将在量子纠错技术突破的加持下快速实现。我国的量子计算政策制定者、研究者与从业者也应准确把握这一技术方向,避免踏空风险。未来已来,量子计算所带来的风险、机遇和技术红利也即将爆发。 参考资料: 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2021-7-24
    最后回复 瑭剌 2021-7-24 03:36
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  • 揭秘Alphabet量子计算软件团队:神秘的X实验室
    去年10月,谷歌取得了一项技术突破,该公司CEO桑达尔·皮查伊(Sunder Pichai)称,其意义堪比莱特兄弟1903年的首飞。谷歌在加州圣巴巴拉的研发人员实现了量子霸权,利用量子计算机完成了一项传统计算机无法完成的计算。 这项了不起的科学成就给了谷歌在IBM和微软等大型技术公司面前耀武扬威的大好机会,也展现了量子计算该有的实力。一向低调的皮查伊发了博客,以纪念这激动人心的时刻,并少见地接受了媒体采访,还往Instagram上传了一张自己和量子计算机的合影。 仅仅一个月之后,皮查伊就被任命为谷歌母公司Alphabet的CEO。不过,不管是Alphabet,还是皮查伊,都没有提到太多其X秘密实验室里的另一支量子计算队伍。 X实验室的正式名称是Google X。X实验室致力于孵化能够巩固谷歌业务的“登月”技术。该实验室的一小队量子研究员并没有打造其自己的量子计算硬件,相比硬件,该队队长对量子计算机背后的算法和应用更感兴趣——他正在建立软件库,让传统程序员也能够使用这外来的量子机器。 X实验室的量子研究的负责人Jack Hidary说:“硬件很有意思,(但)起主要作用的还是软件。”他指出,微软之类的软件公司总体来说价值要远超过硬件制造商——虽然计算行业的诞生离不开硬件设备的发展。 谷歌和IBM等公司正投资量子计算领域,他们相信量子计算能够催化科学和工业的重大进展,例如药物研发和人工智能。 量子计算机是由量子位元构成的。经过量子位元编码后,数据转变成只有条件严格控制之下才能看得见的量子力学过程。组成IBM和谷歌实验量子处理器的超导量子位元工作温度比外太空温度还要低。一组量子位元可以利用日常生活中不存在的量子现象完成传统计算机完成不了的“数学戏法”。 X实验室不允许Hidary或团队中的任何其他人接受采访,该团队也从事人工智能的研究。发言人Aisling O’gara声称Hidar的团队已经从X实验室中独立出来。 不过,Hidary在去年出版的自传中说,他和他的团队在X实验室研究量子算法和软件库,并向实验室主任Astro Teller汇报工作。 作为一名训练有素的神经学家,Hidary在上世纪90年代末的互联网热潮期间创建了IT门户网站EarthWeb。2013年,他以独立候选人的身份参加了纽约市市长竞选。据外媒报道,他曾经承诺,如果他获胜,“每个人都会得到一副谷歌眼镜”。他在选举日当天获得了0.3%的选票。Hidary至少从2016年起就一直担任X实验室的顾问,并于2018年全职加入Alphabet。 X实验室是围绕一系列雄心勃勃的项目建立起来的,这些项目旨在实现被称为“登月计划”的突破性新技术,其中包括自动驾驶汽车和平流层的互联网气球等。通常情况下,该实验室只有在多年的研究工作后才会公布自己的项目,比如向大众演示互联网气球的发射或发布垃圾分类机器人。 X实验室的O 'Gara说,实验室“在量子方面没有登月计划”。但Hidary所在团队的一名Alphabet员工在领英(LinkedIn)上表示,他正在研究“量子登月”(quantum moonshots)的战略。X实验室的其他量子计算专家包括Guifre Vidal,他之前是加拿大滑铁卢著名圆周研究所的教员。他在Google Scholar上称自己是X的高级研究科学家,并与Hidary及其团队中的其他人共同发表了论文。Hidary的团队可能还在继续增长:两位X实验室的招聘者在领英上表示,他们正在招聘量子专家。 但这样的人很少见。Hidary在卡内基梅隆大学演讲时说,世界上只有800人拥有应用量子算法所需的专业知识。“我们创建了一个专家表格,最后只填上了800个名字。”他说。 去年11月,他的团队在一个为期两天的会议上招待了其中的一些专家,会议的主题是新量子硬件和仪器如何能够帮助物理学家将引力与量子力学统一起来。来自X实验室、麻省理工学院、哈佛大学和Alphabet量子计算领域竞争对手的演讲者做了报告。 量子计算初创公司IonQ的联合创始人、马里兰大学(University of Maryland)教授Chris Monroe说,谷歌的联合创始人Sergey Brin当时也在场。Monroe在会议上谈到了他的研究,其中包括使用量子硬件模拟水分子。不过,他说,这次活动并没有提到X的团队在做什么,“不管他们投资量子引力和黑洞的原因是什么,它们与量子计算领域重叠,这就很酷。” 在谷歌的量子霸权实验中,一种名为Sycamore的量子芯片在几分钟内完成了一项计算,而根据该公司研究人员的计算结果,同样的计算,一台超级计算机需要1万年的时间。尽管这一计算并没有实际用途,IBM的量子团队也对其竞争对手的说法提出了质疑,但这一结果被视为量子计算硬件正在成熟的标志。谷歌、IBM和其他研究量子硬件的公司正在与戴姆勒和摩根大通等公司合作,探索研发可能的应用程序。微软、IBM和亚马逊已经宣布或推出了允许用户通过云计算使用原型量子硬件的程序。 尽管如此,目前的量子计算机还太小,尚不能完成有用的工作,且量子计算机编程还处于萌芽阶段。Hidary在去年11月的演讲中说,,要让这项技术发挥作用,就得让量子计算机对于传统的软件工程师来说更易于操作。 他说:“这一领域的研究才刚刚开始,现在需要大量的知识才能够理解量子计算。”他说,一种可能的方法是利用机器学习,以辅助软件的形式让传统的代码适应量子系统。 X实验室的量子团队正在努力培养更多的量子专家。在卡内基梅隆大学,Hidary描绘了一个为期三天的内部量子计算培训项目。他的团队还为在量子算法方面有经验的研究生开设了一个实习项目,为研究生支付搬迁费和住宿费,让他们就在X宽敞的实验室里工作。招聘广告称,加入“X量子团队”的人将在“真正的量子硬件”上运行算法——想必就是谷歌的硬件。 来源:猎云网 编译:何源 原文章作者:三言财经,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2021-7-23
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  • 里程碑式突破!中科大量子计算原型机“九章”问世
    12月4日,中国科学技术大学宣布该校潘建伟等人成功构建76个光子的量子计算原型机“九章”,求解数学算法高斯玻色取样只需200秒,而目前世界最快的超级计算机要用6亿年。这一突破使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。 “量子优越性像个门槛,是指当新生的量子计算原型机,在某个问题上的计算能力超过了最强的传统计算机,就证明其未来有多方超越的可能。”中科大教授陆朝阳说,多年来国际学界高度关注、期待这个里程碑式转折点到来。 图片1:“九章”量子计算原型机光路系统原理图 :左上方激光系统产生高峰值功率飞秒脉冲;左方25个光源通过参量下转换过程产生50路单模压缩态输入到右方100模式光量子干涉网络; 最后利用100个高效率超导单光子探测器对干涉仪输出光量子态进行探测。(制图:陆朝阳,彭礼超) 去年9月,美国谷歌公司推出53个量子比特的计算机“悬铃木”,对一个数学算法的计算只需200秒,而当时世界最快的超级计算机“顶峰”需2天,实现了“量子优越性”。 图片2:光量子干涉实物图:左下方为输入光学部分,右下方为锁相光路,上方共输出100个光学模式,分别通过低损耗单模光纤与100超导单光子探测器连接。(摄影:马潇汉,梁竞,邓宇皓) 近期,潘建伟团队通过自主研制同时具备高效率、高全同性、极高亮度和大规模扩展能力的量子光源,同时满足相位稳定、全连通随机矩阵、波包重合度优于99.5%、通过率优于98%的100模式干涉线路,相对光程10-9以内的锁相精度,高效率100通道超导纳米线单光子探测器,成功构建了76个光子100个模式的高斯玻色取样量子计算原型机“九章”(命名为“九章”是为了纪念中国古代最早的数学专著《九章算术》)。 图片3:100模式相位稳定干涉仪:光量子干涉装置集成在20 cm*20 cm的超低膨胀稳定衬底玻璃上, 用于实现50路单模压缩态间的两两干涉,并高精度地锁定任意两路光束间的相位。(摄影:马潇汉,梁竞,邓宇皓) 根据目前最优的经典算法, “九章”对于处理高斯玻色取样的速度比目前世界排名第一的超级计算机“富岳”快一百万亿倍,等效地比谷歌去年发布的53比特量子计算原型机“悬铃木”快一百亿倍。同时,通过高斯玻色取样证明的量子计算优越性不依赖于样本数量,克服了谷歌53比特随机线路取样实验中量子优越性依赖于样本数量的漏洞。“九章”输出量子态空间规模达到了1030(“悬铃木”输出量子态空间规模是1016,目前全世界的存储容量是1022)。 该成果牢固确立了我国在国际量子计算研究中的第一方阵地位,为未来实现可解决具有重大实用价值问题的规模化量子模拟机奠定了技术基础。此外,基于“九章号”量子计算原型机的高斯玻色取样算法在图论、机器学习、量子化学等领域具有潜在应用,将是后续发展的重要方向。 图片4:光量子干涉示意图 (制图:文乐,罗弋涵) 《科学》杂志审稿人评价该工作是“一个最先进的实验”(a state-of-the-art experiment) ,“一个重大成就”(a major achievement)。研究人员希望这个工作能够激发更多的经典算法模拟方面的工作,也预计将来会有提升的空间。量子优越性实验并不是一个一蹴而就的工作,而是更快的经典算法和不断提升的量子计算硬件之间的竞争,但最终量子并行性会产生经典计算机无法企及的算力。 来源:中国科学技术大学、新华社 原文章作者:合肥新闻综合广播,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2021-7-23
    最后回复 罗燕岚 2021-7-23 16:03
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  • 中国量子计算原型机“九章”问世,外国专家披露背后趣事
    【文/观察者网 童黎】给领先全球的科研成果取名“九章”,中国科学家再次玩起“中式浪漫”,既纪念中国古代最早的数学专著《九章算术》,也致敬过去20年的努力。 观察者网注意到,中科大潘建伟院士的量子计算原型机研究团队中,既有28岁当上教授的中坚力量,也不乏97年的后生。 而为《科学》杂志审核这篇论文的外国专家,还发文披露了与中国团队之间的有趣互动,感慨“这是迄今为止我写过最昂贵的审稿报告”。他同时对中国科学家寄来200只口罩,表示感谢。 图自新华网 快过“悬铃木”,“九章”后来居上 北京时间12月4日,国际学术期刊《科学》网站刊登中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究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果。 他们构建了76个光子的量子计算原型机“九章”,实现了具有实用前景的“高斯玻色取样”任务的快速求解。 “九章”的厉害之处在哪儿? 2019年,谷歌推出53个超导量子比特的计算机“悬铃木”,对一个数学算法的计算效率远超当时世界最快的超级计算机,率先实现了“量子优越性”(quantum supremacy,国外也称之为“量子霸权”)。 而“九章”让中国成为了全球第二个实现“量子优越性”的国家,并且后来居上。 据新华社报道,高斯玻色取样是一个计算概率分布的算法,可用于编码和求解多种问题。当求解5000万个样本的高斯玻色取样问题时,“九章”需200秒,目前世界上最快的超级计算机“富岳”则需6亿年。 中科大新闻稿还指出,根据目前最优的经典算法,“九章”对于处理高斯玻色取样的速度比超级计算机“富岳”快100万亿倍,等效地比谷歌的“悬铃木”快100亿倍。 同时,通过高斯玻色取样证明的量子计算优越性不依赖于样本数量,克服了谷歌53比特随机线路取样实验中量子优越性依赖于样本数量的漏洞。 图自新华网 图自文汇网 不过,潘建伟团队的光量子计算机和谷歌的超导量子计算机实现“量子优越性”的途径不同,各有所长。 尤其,国际同行公认,量子计算机领域有三个指标性的发展阶段:发展具备50-100个量子比特的高精度专用量子计算机,实现计算科学中“量子计算优越性”的里程碑;将量子模拟机用于解决一些超级计算机无法胜任、具有重大实用价值的问题,比如量子化学、新材料设计、优化算法等;研制可编程的通用量子计算原型机。 目前,“九章”刚刚帮助我国达成第一个里程碑,是一台专用型量子计算机,和“悬铃木”一样只能用来解决一个特定问题。而在图论、机器学习、量子化学等领域的潜在应用,将是“九章”后续发展的重要方向。 潘建伟今年表示,“希望能够通过15年到20年的努力,研制出通用的量子计算机,来解决密码分析、药物设计等很多非常广泛的问题。” 试验“太烧钱”、寄来200只口罩……美专家披露有趣互动 观察者网注意到,潘建伟团队可以说非常年轻。其中,80后的陆朝阳早在28岁时,就成为了中科大最年轻的教授。 另据《知识分子》披露,排在论文作者栏前列的钟翰森为95年出生,王辉是91年出生,陈明城90年出生,邓宇皓则生于97年。 视频截图 原文章作者:观察者网,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2021-7-23
    最后回复 刁雏 2021-7-23 15:55
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  • 【新闻资讯】里程碑式突破!我国量子计算原型机“九章”问世
    12月4日,中国科学技术大学宣布该校潘建伟等人成功构建76个光子的量子计算原型机“九章”,求解数学算法高斯玻色取样只需200秒,而目前世界最快的超级计算机要用6亿年。这一突破使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。 “量子优越性像个门槛,是指当新生的量子计算原型机,在某个问题上的计算能力超过了最强的传统计算机,就证明其未来有多方超越的可能。”中科大教授陆朝阳说,多年来国际学界高度关注、期待这个里程碑式转折点到来。 图片1:“九章”量子计算原型机光路系统原理图 :左上方激光系统产生高峰值功率飞秒脉冲;左方25个光源通过参量下转换过程产生50路单模压缩态输入到右方100模式光量子干涉网络; 最后利用100个高效率超导单光子探测器对干涉仪输出光量子态进行探测。(制图:陆朝阳,彭礼超) 去年9月,美国谷歌公司推出53个量子比特的计算机“悬铃木”,对一个数学算法的计算只需200秒,而当时世界最快的超级计算机“顶峰”需2天,实现了“量子优越性”。 图片2:光量子干涉实物图:左下方为输入光学部分,右下方为锁相光路,上方共输出100个光学模式,分别通过低损耗单模光纤与100超导单光子探测器连接。(摄影:马潇汉,梁竞,邓宇皓) 近期,潘建伟团队通过自主研制同时具备高效率、高全同性、极高亮度和大规模扩展能力的量子光源,同时满足相位稳定、全连通随机矩阵、波包重合度优于99.5%、通过率优于98%的100模式干涉线路,相对光程10-9以内的锁相精度,高效率100通道超导纳米线单光子探测器,成功构建了76个光子100个模式的高斯玻色取样量子计算原型机“九章”(命名为“九章”是为了纪念中国古代最早的数学专著《九章算术》)。 图片3:100模式相位稳定干涉仪:光量子干涉装置集成在20 cm*20 cm的超低膨胀稳定衬底玻璃上, 用于实现50路单模压缩态间的两两干涉,并高精度地锁定任意两路光束间的相位。(摄影:马潇汉,梁竞,邓宇皓) 根据目前最优的经典算法, “九章”对于处理高斯玻色取样的速度比目前世界排名第一的超级计算机“富岳”快一百万亿倍,等效地比谷歌去年发布的53比特量子计算原型机“悬铃木”快一百亿倍。同时,通过高斯玻色取样证明的量子计算优越性不依赖于样本数量,克服了谷歌53比特随机线路取样实验中量子优越性依赖于样本数量的漏洞。“九章”输出量子态空间规模达到了1030(“悬铃木”输出量子态空间规模是1016,目前全世界的存储容量是1022)。 该成果牢固确立了我国在国际量子计算研究中的第一方阵地位,为未来实现可解决具有重大实用价值问题的规模化量子模拟机奠定了技术基础。此外,基于“九章号”量子计算原型机的高斯玻色取样算法在图论、机器学习、量子化学等领域具有潜在应用,将是后续发展的重要方向。 图片4:光量子干涉示意图 (制图:文乐,罗弋涵) 《科学》杂志审稿人评价该工作是“一个最先进的实验”(a state-of-the-art experiment) ,“一个重大成就”(a major achievement)。研究人员希望这个工作能够激发更多的经典算法模拟方面的工作,也预计将来会有提升的空间。量子优越性实验并不是一个一蹴而就的工作,而是更快的经典算法和不断提升的量子计算硬件之间的竞争,但最终量子并行性会产生经典计算机无法企及的算力。 文章来源:中国科学技术大学 本期编辑:刘卉艳 原文章作者:天宏瑞科硅材料,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2021-7-23
    最后回复 私凋 2021-7-23 15:52
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  • 人工智能?量子计算?沈向洋王海峰等大咖最关心哪些前沿技术
    “深度学习发展很快,但始终在可解释性方面的进展比较缓慢。”“当AI算力、数据量和复杂度再上一个量级之后,还有哪些新发现?” 近日,清华大学高等研究院双聘教授沈向洋、阿里集团CTO程立、百度CTO王海峰和搜狗CEO王小川在2020中国计算机大会上分享各自最为关注的前沿技术。 人工智能依旧是这些技术大咖们提及的高频词。程立表示关注人工智能的下一步发展,王海峰思考深度学习的局限和可突破之处,王小川期待医疗诊断和人工智能的结合,沈向洋则希望探索人工智能和神经科学领域。 中国计算机学会副秘书长王超:大家当下最关注的技术前沿和变化是哪些?可以是自己觉得需要特别花时间关注的,可能与公司核心业务相关,也可能是三年或十年以后的事。 阿里集团CTO程立:我个人对AI下一步发展比较有兴趣,当算力、数据量和复杂度再上一个量级之后,还有哪些新发现?我觉得还是非常值得去关注的。每当一个行业在技术上到了平台期之后,还是会特别关注,这是我个人的兴趣所在。 阿里集团CTO程立 作为企业,我们会比较系统地梳理未来要关心的技术,会有定期的跟踪梳理,阿里之前布局了很多,怎么把科技向产业转化。 百度CTO王海峰:我思考最多的还是跟人工智能相关的,人工智能包括技术方面和产业方面。技术方面,我们已经在做技术不断的提升,比如围绕深度学习。另一方面我们也在看深度学习本身还有哪些局限,朝哪些方向突破。因为深度学习需要耗费巨大的算力和巨大的数据,我们也关注小数据低能耗的技术和未来的突破方向。 产业角度,我认为最重要是人工智能技术与各行各业的深度融合。这个融合过程中又有很多技术问题要解决和突破。产业的大规模应用也会推动社会的进步。 百度CTO王海峰 这是近期的,再往未来看,我们也关注未来方向。百度除了靠近业务的技术团队也有偏基础的研究院。研究院这几年成立了一些新的实验室,比如量子计算实验室、生物实验室、认知计算实验室以及安全实验室等等。从这些能看出我们关注的未来方向有哪些。 搜狗CEO王小川:大概的方向是健康和技术之间的结合,如果说到具体的点,是医疗诊断和AI之间的结合。原因是市场需求巨大,个性化健康的需求空间巨大。而且AI技术一定要用到行业中去,找到自己的落脚点。 这背后涉及到两个我比较关心的点,属于技术之外的东西。一是人的生命健康是复杂系统,这个复杂系统超越了原来数学、物理的这种简单规则。复杂性系统之间的规律怎么寻找?这对于生命理解非常有意思。 搜狗CEO王小川 另外,在产业结构中,人性有一种反弹。2016年(阿尔法狗)下围棋的时候,越是懂围棋的人,越相信这个机器干不过人。因为他有另外一种身份,你机器干过我,是对人生意义的一个挑战和威胁。 不管是对生命的尊重、对技术的深入思考,还是人性理解,我觉得医疗加上技术,尤其是诊断和AI化蛮有意思,未来应该会有些突破。这件事对人的生命、技术前沿和AI理解都有帮助。 清华大学教授沈向洋:我先讲过去十几年我在微软思考的几个大方向,再讲讲我个人的兴趣。 我自己认为有三个技术方向是微软必须要中长期做的。第一个就是像海峰总刚刚讲的人工智能,毫无疑问对今天的微软也是重中之重。我觉得微软要做可解释的人工智能。今天,深度学习发展很快,但始终在可解释性方面的进展比较缓慢,这是一个方向。 第二是量子计算,但是这个路途很遥远,大家走一些不同的技术路线。微软从很早以前就走一条所谓的突破量子计算的道路。做量子计算,大家都讲的很激动人心,量子比特出来,数量、质量和稳定性有很大的问题。真正量子计算机还有相当长的路要走。但长期来讲毕竟是今天计算机科学里最颠覆性的问题,大家都应该做这方面的问题。 第三个是我个人比较有兴趣的,是微软一直推了这么多年,最近有机会爆发的混合现实。大家都很期待苹果接下来的手机,到底AR是怎么样一个情况。很多人都期待到底5G上来之后有什么样的情况。我自己一直非常期待(混合现实)眼镜。 这三件事是我在微软的时候一直推动的。 清华大学教授沈向洋 谈我的个人兴趣,这些年我特别喜欢,也非常希望做一些AI和神经科学之间的联系。我觉得大家口号喊得震天响,到底解决了什么问题?因为神经科学实际上还是非常早期的科学,没有那么多的数据,不能做那么多实验,到底可以干什么? 我在想,我们应该去想能不能解决掉一些真正的问题,比如说老年痴呆症、中年忧郁症、儿童自闭症,这些都是大脑出问题。 今天,AI在尝试学人脑,实际上AI有没有机会反过来真正帮助去解一些这样的问题?也许有机会。清华的学生也好,其他人也好,大家会一起做一些事情。 (本文来自澎湃新闻,更多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP) 原文章作者:澎湃新闻,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 。
    发表于2021-7-23
    最后回复 祖饺 2021-7-23 15:34
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  • 英特尔聚焦全栈量子研究:发布多项重磅量子计算研究成果
    英特尔公司使用这种同位素纯晶片 在其300毫米工艺技术上发明了自旋量子位制造流程 (图片来源:英特尔公司) 在本周举行的IEEE量子计算与工程国际会议(“IEEE Quantum Week 2020”)上,英特尔将展示一系列研究成果,着重介绍其在量子计算硬件、软件和算法领域的创新性全栈方法。这些研究成果展示了量子计算在这些领域的重要进展,对于构建可运行应用程序、可扩展的商业级量子系统至关重要。 值得一提的是,英特尔在此次大会上发布的《利用深度强化学习设计高保真多量子比特门》 论文在众多论文中脱颖而出,获得“最佳论文”奖项。该研究展示了将深度学习框架成功用于模拟设计量子点量子比特系统的高保真多量子比特门(multi-qubit gates),对于机器学习技术在量子计算的应用具有重要意义。 “英特尔一直专注于量子计算在短期内的实用性应用,这项颠覆性技术正在走出物理实验室,并稳步过渡到工程领域。从控制量子比特的自旋量子位硬件和cryo-CMOS技术到软件和算法研究,英特尔研究院在量子计算堆栈的每一层上都取得了切实的进步,大力推动可扩展、可商业应用的量子架构。采用这种系统级的方法对实现量子实用性至关重要,”英特尔研究院量子应用和架构总监Anne Matsuura博士表示。 英特尔全栈量子研究的意义 目前,对量子计算的大部分研究主要集中在硬件技术上。但是,由于量子计算是一种全新的计算范例,因此它需要新的硬件、软件和算法堆栈,才能实现一个可运行应用程序的商业级量子系统。使用模拟有助于全面了解构建完整量子堆栈的所有组件,并可以提前考虑构建到实际量子系统的工作负载。在当前进行量子计算的全栈研究(涉及硬件、软件和算法)是非常有必要的,因为随着硬件成熟,应用程序已经准备好在小型的量子计算机上运行。这种方法是英特尔采取以系统为导向、以工作负载为驱动的量子计算开发策略的核心,也是英特尔实现量子实用性愿景的基础。 成果展示 英特尔Anne Matsuura博士将发表主题为《量子计算:一种可扩展、系统级研究方法》的演讲,重点介绍英特尔通过采用系统级方法扩展量子系统以实现商业化的策略。 此外,为期一周的大会上还将展示英特尔研究院的几篇研究论文,重点介绍全栈量子系统级研究以及在量子系统上运行应用程序的进展。 以下是此次大会上英特尔量子研究成果的重点摘要: 研究重点:利用深度学习设计多量子比特门(Multi-Qubit Gates) 论文标题:利用深度强化学习设计高保真多量子比特门 概述:量子点硅量子位(Quantum dot silicon qubits)(量子计算领域正在探索的众多方法之一)因体积较小,有助于实现量子可扩展性。在使用这种技术的商业级量子计算机上需要高保真的多量子比特门。该研究展示了将深度学习框架成功用于模拟设计量子点量子比特系统的高保真多量子比特门(multi-qubit gates)。 重要意义:随着量子计算硬件的不断发展,机器学习技术将在量子门(quantum gates)的设计优化和部署中大显身手。 研究重点:将经典数据集有效地加载到量子计算机中 论文标题:高效的量子电路可用于准备平稳、可微函数的精确状态 概述:为了使机器学习能够利用量子技术实现计算的指数级加速,需要将经典数据有效地加载到量子系统中以便执行。如今,对于量子系统而言,这依旧是一个极具挑战性的问题,因为即使加载中等大小的数据集也要花费大量的时间。该研究展示了应对这一挑战的进展,并重点介绍了一种算法,该算法可有效加载某些用于生成这些数据集的高使用率函数(例如高斯分布和概率分布)。 重要意义:当今的机器学习系统正在迅速接近经典计算模型的极限。这项研究展示量子计算机可用于需要数据集的机器学习等应用。 研究重点:量子物理学模拟的最佳量子比特配置(Optimal qubit configurations) 论文标题:有关d级粒子数字量子模拟的连接依赖型资源要求的研究 概述:这项研究着重介绍了量子物理模拟算法(也称哈密顿量模拟)(Hamiltonian simulation),该算法可轻松高效地在小型量子比特系统上运行,同时还研究了在不同的量子比特配置上执行这些算法的资源需求。 重要意义:量子计算的早期应用之一将是如何有效地模拟量子物理学。这项研究成果对在特定应用领域设计量子比特芯片具有重要影响。 研究重点:用于后量子密码学的BIKE加速器 论文标题:使用常数时间解码器(constant time decoder)进行高效BIKE硬件设计 概述:通过解密当前由经典密码算法加密的所有数据, 量子计算机有可能攻击经典加密算法。当今流行的共享加密密钥的方法(例如Diffie-Hellman)预计会受到量子攻击。比特翻转密钥封装技术BIKE (Bit-flipping Key Encapsulation)是一种用于后量子加密的可行方法,美国国家标准与技术研究院(NIST)目前正对此进行调研。这项研究以英特尔先前对BIKE的研究为基础,并提出了BIKE硬件加速器的设计。 重要意义:量子计算机有可能发展出牢不可破的加密技术,大大提高了信息的安全性。如今,像BIKE这样的后量子算法可以在密码系统中使用,以使其具有抵御量子攻击的能力。 研究重点:在小型量子比特系统上有效执行抗噪声算法的新技术 论文标题:开发变分量子算法的成本函数,以便在近期设备上实现 概述:对于近期内出现缺乏纠错能力的量子计算机,混合量子经典算法是最可行的方法之一,但难以运行。这项研究着重介绍了一种成功在实际量子比特上实现的新技术,该技术可以帮助这些抗噪声算法在小型量子位系统上高效运行。 重要意义:由于具备错误校正功能的量子计算机目前尚不存在,因此抗噪声算法取得进展非常重要,以便在可预见的将来,这些算法可以在量子系统上高效运行。 英特尔公司,英特尔、英特尔logo及其它英特尔标识,是英特尔公司或其分支机构的商标。文中涉及的其它名称及品牌属于各自所有者资产。 原文章作者:英特尔知IN,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2021-7-23
    最后回复 桓静慧 2021-7-23 12:34
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  • 拜登即将赢得美国大选,将投资于“量子计算,人工智能,5G”技术
    美国大选热闹的沸沸扬扬,直到11月7日拜登表示,他将寻求军备控制交易和投资的几个高科技领域。 国家安全事务对任何一场运动都没有多大影响,关于目前的行动,拜登表示,他认为美国应“将我们的绝大多数部队从阿富汗和中东的战争中带回家,并将我们的任务狭义地定义为击败基地组织和伊斯兰国”。 拜登建议,作为“我的总统职位的基石”,他将投资于“清洁能源,量子计算,人工智能,5G”以及其他基础设施和医疗技术的研发。他可能会寻求重建美国与北约盟国之间紧张的关系,并表示将寻求军备控制协议。 他在《外交事务》中写道:“我还将寻求扩展新的START条约,这是美国和俄罗斯之间战略稳定的基础,并将其用作新军备控制安排的基础 。” “而且我将采取其他步骤来表明我们对减少核武器作用的承诺。正如我在2017年说的那样,我相信美国核武库的唯一目的应该是遏制-并在必要时进行打击报复-核攻击。 首先,也是最重要的一点,强调民主。拜登认为,美国国家内部必须要重振民主,在反腐败问题上,拜登表示要解决假公济私、利益冲突、政治献金中的黑钱(dark money)。其次,重塑美国领导力,恢复美国在世界的领导地位。 在拜登任职的第一年,美国将会组织和举办一次全球民主峰会。在奥巴马-拜登政府组织的核安全峰会的成功基础之上,拜登将代表美国做出承诺:打击腐败、捍卫本国人权是国家安全的核心利益和民主责任,在国际上领导各项工作以提高全球金融体系的透明度,追捕非法避税天堂,没收被盗资产。民主峰会还将包括来自世界各地的捍卫民主的民间社会组织,峰会成员国将呼吁包括科技公司和社交媒体巨头在内的私营部门采取行动,在维护民主社会和保护言论自由方面的承担责任。同时,言论自由不能作为技术和社交媒体公司促进恶意谎言传播的工具。 这些公司必须确保其工具和平台没有被监控、破坏隐私、散布仇恨和错误信息,保护人们免遭 网络暴力。 经济方面,美国必须提高其创新能力、团结其他民主国家的经济实力、减少不平等现象。具体措施有:1)基础设施建设投资,包括互联网宽带、高速公路、铁路、能源、智慧城市;2)教育投资:为每个学生提供获得工作技能的机会;3)医保:确保每个美国人都能获得优质,负担得起的医疗保健;4)将最低工资提高到每小时 15 美元;5)领导清洁经济革命,在美国创造了 1000 万个新的就业机会。 科技方面,加大研发投入,引领创新,包括清洁能源,量子计算,人工智能,5G,高铁或治疗癌症等方面。 贸易方面,消除贸易壁垒,抵制保护主义法,反对关税。拜登认为特朗普在对外贸易上的措施切断了美国对合作伙伴的经济影响力,也限制了美国应对经济危机的能力。 能源环境方面,上任第一天,拜登将会宣布重新加入《巴黎协定》。拜登于 2019 年 6月和 2020 年 7 月分别提出 1.7 和 2.2 万亿美元的新能源设施建设计划。该计划的主要有两点:第一点是环境目标,要求到 2035 年美国电力行业实现无碳污染,到 2050 年美国实现净零排放;第二点是就业目标,拜登希望更多地开发风能、太阳能等新能源行业,从而为建筑工人、科学家和工程师增加更多的岗位。 大选之后,展望拜登总统的内阁人选,对于少数族裔的支持一直是拜登主要竞选主张之一。拜登在竞选期间共开表示他当选总统以后将在就业、教育、住房以及司法等方面进一步为少数族裔提供支持,例如为少数族裔经营的中小型企业提供达 300 亿美金的资助,新建 150 万住房并且为首套房购买者提供免税,使公立大学免除来自家庭年收入在 12.5 万美金以下家庭学生的学费等。同时,拜登也在计划组织美国历史上最多样化的内阁,以展示他应对美国现在的种 族问题的决心。但是拜登的长期助手大多为白人男性,所以现在拜登面临着为自己的内阁注入更多样化年轻化血液的压力。拜登团队表示他正在考虑让一些女性与少数族裔候选人在白宫、国防、财政以及司法部担任要职。 原文章作者:前线风暴,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2021-7-23
    最后回复 平雪粉 2021-7-23 07:42
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  • 神隐三年,融资1500万美元,推出第一代量子计算系统Phoenix
    当地时间7月21日,成立于2018年的美国量子计算初创公司 Atom Computing 宣布完成1500万美元的A轮融资,并推出了第一代量子计算系统Phoenix(凤凰)。 来自加利福尼亚州伯克利的 Atom Computing 是首家用碱土元素构建核自旋量子位的公司,成立至今三年一直处于隐身状态,但近日披露三项重大活动,来到人们的视野中。 图| Atom Computing(来源:Atom Computing) 01 A轮融资 Atom Computing 获得了超过1500万美元的A轮融资,其中包括来自 Venrock、Innovation Endeavors 和 Prelude Ventures 等领先风险投资公司的投资。此外,美国国家科学基金会(NSF,National Science Foundation)授予公司三项资助。 这些投资是 Atom Computing 能够组建一支由在各个学科和应用领域都具有丰富经验的杰出量子物理学家和设计工程师组成的团队,以帮助公司开发其首个量子计算系统。 02 第一代量子计算系统 昨天,公司推出了其第一代量子计算系统 Phoenix (凤凰),目前能够用光镊在真空室中捕获100个原子,具有惊人的稳定性。 Phoenix (凤凰)系统(来源:PR Newswi) 并且, Phoenix (凤凰)能够用激光重新排列和操纵它们的量子态。该系统在规模上展示了异常稳定的量子位,其相干时间比相较于之前有一个数量级的提升。这一创新突破展示了 Atom Computing 在大规模生产稳定量子系统上的潜力。 03 新任CEO 计算机行业资深人士 Rob Hays 被任命为 Atom Computing 的首席执行官、总裁兼董事会成员。 同时,公司联合创始人兼首席技术官Ben Bloom 博士将继续领导Atom Computing 的工程团队,开发和执行可扩展量子计算系统的路线图。 据悉, Rob Hays 曾担任联想基础设施解决方案集团的副总裁兼首席战略官,负责联想数据中心产品和服务的增长和盈利战略。 除此之外,他还在英特尔工作了20多年,担任数据中心事业部副总裁,负责领导英特尔至强处理器路线图,从而形成强大的市场领导地位。 Rob Hays,Atom Computing 首席执行官兼总裁(来源:Atom Computing) 「量子计算已经加速到不再需要10年的时间。我们系统的可扩展性和稳定性让我们有信心能够引领行业获得真正的量子优势。」Rob Hays 表示,「我们将能够解决传统计算无法解决的复杂问题,即使有摩尔定律的指数级性能增益和大规模可扩展的集群架构。」 原文章作者:Future远见,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2021-7-23
    最后回复 邬国 2021-7-23 05:45
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  • 量子计算里程碑:霍尼韦尔实时检测和纠正量子错误
    霍尼韦尔量子解决方案的研究人员 ·对单个逻辑量子位应用多轮量子纠错,这是业界首创; ·在证明基于离子阱技术的大规模量子计算可行性方面迈出了重要一步。 霍尼韦尔团队现在可以执行量子纠错 (QEC),这是在量子计算机上实时检测和纠正错误所必需的协议。这种防止量子计算被缺陷和噪声迅速破坏的“保护”量子信息的能力,在霍尼韦尔量子计算机 H1上已经得到了证明。这是量子计算行业的重要首创。目前,大多数量子纠错方法都涉及在程序运行完成后纠正错误或“噪音”,这种技术称为后处理。 在该团队本周发表在 arXiv 上的一篇论文中,研究人员详细介绍了他们如何创建单个逻辑量子位(一系列纠缠的物理量子比特)并应用多轮量子纠错。这个逻辑量子比特可以防止量子计算机中发生的两种主要类型的错误:比特翻转和相位翻转。 纠错实验示意图 霍尼韦尔量子解决方案总裁Tony Uttley表示:“当今所有的量子技术都处于早期阶段,它们必须应对计算过程中积累的错误。“霍尼韦尔团队取得的开创性成就,证明了曾经只是理论上的事情,即量子计算机将能够实时纠正错误,为精确的量子计算铺平道路。” 尽管这一成就代表了大规模量子计算的进步,但霍尼韦尔的研究人员仍在努力跨越逻辑错误率低于物理错误率的盈亏平衡点。为了明确证明通过了盈亏平衡点,每个 QEC 周期的错误率需要低于与 QEC 协议相关的最大物理错误率。 “在技术论文中,我们指出了达到盈亏平衡点所需的关键改进,”高级物理学家兼论文第一作者 Ciaran Ryan-Anderson 博士说。“我们相信这些改进是可行的,并正在推动完成下一步。” 在此之后,研究人员将致力于创建多个逻辑量子比特,这通常需要更好的保真度、更多的物理量子比特和量子比特之间更好的连接以及其他因素。(容错是一种设计原则,可防止错误在整个系统中级联并破坏电路。) 逻辑量比特的增加将迎来容错量子计算机的新时代,即使某些操作失败,它也能继续运行。(容错是一种设计原则,可防止错误在整个系统中级联并破坏电路。 霍尼韦尔的量子计算机使用离子阱(trapped-ion)技术,利用大量的、单个的带电原子(离子)来保存量子信息。其系统利用电磁场来保持(捕获)每一个离子,从而可以使用激光脉冲对其进行操纵和编码。这些高性能操作需要在多个学科领域(包括原子物理、光学、低温、激光、磁性、超高真空和精密控制系统)的丰富经验。而霍尼韦尔在这些技术方面就拥有数十年的经验。霍尼韦尔今年实现了离子阱量子计算硬件512的量子体积,这是迄今为止在商用量子计算机上测得的最高值。 原文章作者:启科量子,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2021-7-23
    最后回复 翁吉玉 2021-7-23 04:16
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  • 启科量子韩琢:现有信息加密算法,将在量子计算来临后崩解
    记者 | 姜菁玲 编辑 | 大数据时代所面临的算力需求正在急剧增加——目前已经达到每三个半月翻一番的程度,远超摩尔定律18个月翻一倍的供给量。也正因为此,越来越多的人正在企图解决算力瓶颈问题。 量子计算是其中一种解决方案。华为量子计算软件与算法首席科学家翁文康曾说,量子计算将带来指数级增长的计算空间,一块指甲大小的超导处理器,可以带有50+量子比特,超越所有经典计算机的记忆体容量。 然而,设想当算力真的达到量子计算的水平,一个新的担心出现了:现有的对信息加密的算法如椭圆算法,椭圆算法——一种非对称加密方式,在量子计算机下,破解速度从经典计算机的1万年,可能会过渡到只有“一个响指”的时间。这也就意味着,量子计算机面前,传统的加密方式让信息被偷听窃密的可能性急剧增加。 启科量子公司近日在北京举办的一场发布会中针对这个痛点,推出了一种加密解决方案,包括新一代QKD(量子密钥分发)设备、 QKD专用光芯片以及分布式离子阱量子计算机工程机。 该公司CEO陈柳平告诉界面新闻记者,目前启科量子采用的是量子物理的方式进行物理加密,利用量子具备的不可分割性、不可复制性和不可窃听性三种性质实现。 陈柳平举例,假设当下Alice和Bob两端正在对话,“今天下午五点吃饭”,这句话在量子计算机面前几乎是明文的。而现在,利用该加密算法,量子加密网络所提供的密钥对此进行加密后,中间人就不可能窃取这段文字。 总体来看,这套加密算法所解决的主要痛点在于,用户数据传输过程中的泄密、窃听问题。启科量子公司的设备将提供密钥,用户可以自行对数据进行加密,保护数据传输安全。 “现有的加密的协议在量子计算真正意义到来之前是会崩解的,我们不可能等到那一天到来之后再想解决办法。”韩琢提到,包括支付宝、网上银行、电网间、军队间等等场景都尤其需要量子加密。 目前启科量子通信产品已经布局了政务网、智慧城市、大数据中心、智能汽车、轨道交通等多个领域。具体来说,该公司与宁算科技合作,将量子通信和量子计算应用于智能网联汽车、电力无线网、智慧城市等领域;已经与某纳米药业公司合作,将量子计算应用于新药研发等等,通过量子科技为更多行业赋能。 启科量子公司成立于2019年,在2020年底获得来自中关村发展前沿基金、中关村金种子基金以及中关村创投的5000万元天使轮投资。韩琢介绍,公司新一轮的融资正在进行中,不久将会有相关信息发布。 原文章作者:界面新闻,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 。
    发表于2021-7-23
    最后回复 吴艮 2021-7-23 02:41
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  • 隐身三年的公司强势回归,融资1500万美元并推出初代量子计算系统
    · 当地时间7月21日,成立于2018年的美国量子硬件初创公司Atom Computing宣布完成了1500万美元的A轮融资,并推出该公司第一代量子计算系统“凤凰”(Phoenix)。 · 英特尔和联想的前高管Rob Hays加盟Atom Computing担任首席执行官,Rob Hays的愿景是交付可扩展量子计算系统 · 联合创始人Benjamin Bloom成为首席技术官,领导公司研发工作 · Bill Jeffery加入Atom Computing董事会,提供先进技术开发和行政管理方面的专业知识 图1|Atom Computing (来源:Atom Computing) 美国加州伯克利的Atom Computing是一家成立于2018年的量子硬件初创公司,在过去三年中一直处于隐身模式 (stealth mode),但近日披露了三项重大活动,重新“强势”回归到人们的视野中[1]。 首先,关于人事。 Rob Hays,一位在经典计算行业拥有多年经验的计算行业资深人士加入了Atom Computing并担任首席执行官。他曾任联想副总裁兼首席战略官,在此之前他还在英特尔任职多年,最近一次参与了英特尔数据中心的工作。 联合创始人Ben Bloom将成为Atom Computing的首席技术官。此外,美国国际斯坦福研究所 (SRI International) 的首席执行官Bill Jeffrey也加入了Atom Computing的董事会。 图2|Rob Hays (来源:WRAL TechWire) 其次,关于资本。 公司于近日完成的1500万美元A轮融资由美国风投公司Venrock、Innovation Endeavors和Prelude Ventures提供。Atom Computing曾在2018年获得了由Venrock牵头的500万美元种子轮融资[2]。公司目前有30名员工,与此同时也在积极进行招聘工作。 最后,关于技术。 有了这笔A轮融资,Atom Computing基于其中性原子技术开发了一台代号“凤凰”的100量子比特机器。中性原子技术利用了过去40年物理学研究中开发的许多技术,用于高精度原子钟和其他量子气体以及精密测量实验。 尽管与其他冷原子或中性原子的方法有相似之处,但Atom Computing的方法略有不同,因为他们使用的是由锶原子组成的所谓核自旋量子比特。他们将原子捕获、定位并用激光束进行操纵,这些量子比特的相干时间长达100-1000毫秒。 Atom Computing认为这种方法是高度可扩展的,他们已经为这台机器开发了他们自己的机器语言和控制器,目前正在他们的实验室里运作。 图3|“凤凰”系统 (来源:PR Newswire) 随着新CEO的上任,该公司将加速其商业化活动进程。他们已经开始与潜在的试点客户进行讨论,并希望在今年年底向其中一些客户提供该机器的使用权。 他们还在探索更多的软件和云计算合作伙伴关系,以扩大外部客户访问和编程机器的机会。 基于Atom Computing中性原子技术的第二代计算机正在开发中,他们希望在2022年向更多客户提供服务。 #科技快讯##科技##科技圈今日大事件##计算机#@量子客 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2021-7-23
    最后回复 徇氛唤 2021-7-23 01:30
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  • 国内首家“相干量子计算”公司「玻色量子」完成天使+轮融资,由元和资本领投
    记者:李子月 编辑:石亚琼 ** 36氪获悉,量子科学初创公司「玻色量子」近期完成天使+轮融资,由元和资本领投,多家机构跟投。本轮融资将用于在相干量子计算设备硬件技术研发、样机制造、以及市场应用布局等方面。公司于今年6月下旬刚刚宣布完成由点亮伯恩资本领投的数千万天使轮融资。 玻色量子是36氪持续报道的公司(链接见文末),于2020年底成立,是国内首家“相干量子计算”方向的量子公司,采用“经典计算机+量子AI”架构。 玻色量子公司采用了光量子技术路线,和超导、离子阱、拓扑等共为国际主流研究方向。公司表示,其首创的技术方案“相干量子计算方案”是第二代光量子计算技术,是现有超导,离子阱和光量子三大主流可扩展的量子计算技术路线中,已实现的比特数规模最大的技术方案,也是主流方案中有望最快实现百万量子比特规模的方案之一。 与Google、IBM为代表的通用量子计算架构和以D-Wave公司为代表的专用量子计算架构不同,玻色量子将“经典计算机+量子AI”架构作为研发方向。玻色量子的混合架构中,由经典计算机负责传统的通用计算部分,基于AI的量子计算则负责承担极大算力和对经典计算机难以求解的问题进行加速,如AI中的深度学习、组合优化等,计算成本只有通用量子计算的一小部分。玻色量子认为其将成为行业未来发展方向之一。此种架构应用于人工智能领域,可大幅提升深度神经网络的训练速度,同时作为神经网络的一层或多层嵌入,可仅用少量量子比特扩张成指数节点的空间,实现深度学习领域的加速算法;应用于运筹学特别是物流路径规划时,可降低成本、提高效率;应用于金融领域可加快大规模投资组合的优化速度(从一天降低到几分钟);应用于生物领域可实现复杂分子的精确模拟,已经证明有指数加速的效果。 玻色量子目前已完成光量子实验室的搭建,目标在未来3-4年内将样机的量子比特数扩展到百万级,并实现商业化应用。同时,公司在加速研发量子AI的产业解决方案,未来将应用于AI训练、金融量化交易、物流路径优化、通信网络优化,药物晶形预测等场景,帮助各行各业获得量子优势。 创始人&CEO文凯本硕就读于清华大学,获斯坦福大学博士学位,长期专注于量子科技领域,发表过多篇顶级论文和专利。曾任职于Google从事AI算法工作,并联合创办过人工智能、智能硬件公司。创始人&COO马寅毕业于中国科学院计算机专业,曾负责我国多个载人航天器型号的精密仪器与计算机系统设计工作,联合创办过人工智能硬件公司并成功实现科技成果商业化。近日,玻色量子成立“玻色量子科学技术协会”,协会为个人会员制,广泛吸纳优秀科技人才。 2020年9月, 玻色量子获OTEC全球创业赛数据智能与新基建赛道冠军。2021年4月获中关村高新认证;同年6月入围第六届清华校友三创大赛全球总决赛,同月与北京量子信息科学研究院、光大科技签署三方战略合作协议。 根据《2021量子计算技术创新与趋势展望》报告显示,量子计算有望在10-15年内实现商用,预计量子计算的商用元年在2030年左右。预计2030年全球量子计算市场规模将达到140.1亿美元,并以30%左右的增速平缓上涨,至2035年预计会达到489.7亿美元的量子计算市场规模。 相关阅读 解决未来AI算力需求,「玻色量子」研发数千量子比特AI协处理器 36氪首发 | 量子计算公司「玻色量子」完成数千万元天使轮融资,由点亮伯恩领投 原文章作者:36氪,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2021-7-22
    最后回复 醮制 2021-7-23 00:02
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  • 量子计算大突破!你所在的行业是如何应用量子计算的?
    最近,我们开了一个新课题——量子计算。并不是去研究量子计算的原理,而是要找寻出量子计算在学科应用中的解决方案。 量子计算正在以肉眼可见的速度接近商业应用的层次。世界顶级投行高盛最近宣布他们可以在五年内推出量子算法来定价金融工具。高盛:五年之内,量子计算或将应用于金融市场多元化高科技和制造企业霍尼韦尔也预计在未来几十年内形成规模将1万亿美元的量子计算产业。「链接」但是,在商业量子计算机还处于雏形的阶段,为什么像高盛这样的公司要选择这样的一条路? 为了了解正在发生的事情,我们需要了解计算机、算法和量子计算的相关概念。 我本科是学物理专业的,所以在这个领域里有所接触。计算机的本质就是一台做数学题的机器。它简化了人们做复杂计算的过程,提高解决问题的效率。软硬件的共同进步使各种算法应用于产品和服务成为可能。今天的手机、电磁炉甚至是洗脸仪都有某种用于计算的硬件集成电路(单片机)和软件(应用程序)嵌入其中。有了计算机,才有了我们的运载火箭、空间站飞船顺利上天。 传统的计算机使用的是二进制信号(1/0),这些信号是以“Bits”为单位来测量的。代码越复杂,所需的处理能力就越大,处理时间也就越长。这意味着,即便算力如此强大的今天,依旧存在这些传统计算设备难以完成的任务。 他们遇到的一个特殊问题是一类叫做组合学的计算。 如何评价组合数学(combinatorics)这个学科? - 知乎 这些计算涉及到找到优化目标的项目安排。随着项目数量的增加,可能的结果数量呈指数增长。为了找到最好的解决方案,今天的数字计算机基本上必须演算每一个排列,以找到一个结果,然后确定一个最适合实现目标。然而,这一过程需要大量的计算。组合计算的挑战存在于许多重要领域,从金融到生物制药,乃至人工智能的发展都受制于此。 量子计算机和量子软件都基于一个完全不同的运作模式。在经典物理学中,物体以一种确定的状态存在。而在量子力学的世界里,物体只有在我们观察到它们之后才会呈现为一种确定的状态。在我们观察它之前,两个物体的状态和它们之间的联系是概率问题(薛定谔的猫的状态)。从计算的角度来看,当数据以非二进制的量子位而不是二进制比特位被记录和存储,就会使得同一计算过程简化许多,即可以使组合算法的计算速度更快、成本更低。 量子力学更好地解释了自然世界的许多方面,同时,它又几乎容纳了所有经典物理学所产生的理论。在商业计算的世界里,量子计算机的应用理论上可以做许多经典数字计算机所能做的事情。此外,经典计算机不能做的一件大事:快速执行组合计算。量子计算的商业应用 在一些学科,组合学的重要性已经被认为是领域的核心。而量子的应用已经成为公认的推动学科发展的利器。 化学和生物工程领域 化学和生物工程涉及分子及到亚原子粒子的运动和相互作用。也就是量子力学。随着分子变得更加复杂,可能的构型数量呈指数增长。这种构型的计算作为一种组合计算,十分适用于量子计算机。现在,可编程量子计算机已经成功地模拟了简单的化学反应,为不久的将来越来越复杂的化学模拟铺平了道路。随着新分子性质的量子模拟的可行性被证实,工程师们将能够使用量子计算机进行以前很难建模的分子构型。这意味着量子计算机将在加速新材料发现和药物研发方面发挥重要作用。 网络安全 组合学一直是加密技术的核心。从密码学创立以来,加密依旧是建立在组合学的基础上。然而,随着量子计算,破解加密变得更加容易,这对数据安全构成了威胁。一个新的行业正在发展,相关企业应当为即将到来的网络安全漏洞做好准备。 人工智能 量子计算为人工智能开辟了新的机遇。因为人工智能常常涉及对大量数据进行组合处理,以便做出更好的预测和决策(例如,面部识别和自然语言处理)。一个日益成熟的研究领域——量子机器学习,证明了量子算法是能够使人工智能更有效率的方式。目前对技术和软件的限制使得应用量子计算的人工智能成为一种遥不可及,但它确实是人工智能领域技术飞跃的一个重要基底。 金融服务 金融是最早采用大数据的领域之一。复杂资产定价背后的大部分科学都涉及组合计算。例如,当高盛(Goldmansachs)为衍生品定价时,它采用了一种被称为蒙特卡洛模拟(MonteCarlo)的高度计算密集型计算,即根据模拟的市场波动进行预测。 怎么通俗理解蒙特卡洛模拟? - 知乎 计算速度长期以来一直是金融市场的优势来源。在金融市场,对冲基金争相获得获得价格信息的毫秒优势也在算力的角逐中体现优势。量子算法可以提高一组重要的金融数据计算的速度,以帮助金融机构获取高额利润。 智能制造 量子计算机可用于获取关于因操作故障导致的的制造事故的大数据集,并将其转化为组合计算解决方案。当与量子算法配对时,可以识别智能制造过程的哪一部分导致了产品故障事件。例如,对于芯片这样的产品,其生产过程可能有数千个步骤,量子计算机的应用可以帮助降低代价高昂的故障率。 近年来,量子计算的突破性进展为这个行业内的公司吸引到了了数十亿美元的投资。未来,当底层技术越来越成熟,更多量子计算领域的深科技公司开发出更多新应用,将会有更多人从量子计算提供的解决方案中获益。 原文章作者:毕方出海,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2021-7-22
    最后回复 贾雅爱 2021-7-22 22:50
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  • 三国逐鹿量子计算,谁领风骚?
    今年6月,中国科技大学潘建伟团队构建出“祖冲之号”超导量子计算原型机;美国谷歌公司希望2029年研制出首台商用量子计算机;日本政府计划与约50家日本企业合作成立量子研究团体,以推动量子技术的发展。 量子计算机将在新药研发和密码破解等各方面超越传统计算机,对产业界和国家安全战略产生巨大影响,引发各国政府高度关注,美国、中国和日本等国都开始发力。 三国逐鹿量子计算机研制领域,谁领风骚? 市场潜力足战略意义大 量子计算机在执行某些大规模计算时,速度比最好的传统计算机快得多,能在密码破译、大数据优化、天气预报、药物分析等领域“大显身手”。 《日本经济新闻》7月6日报道,如果借助量子计算机开发出划时代的电池和药物,将让全人类受益。发展到更高水平,量子计算机有望破解网络密码,从而影响安全,而掌握量子技术的国家将在高科技领域掌握主导权。 美国波士顿咨询公司的数据显示,到2050年,量子计算机有望创造8500亿美元的利润。日本《设计新闻》网站也在7月6日的报道中指出,未来30年,量子计算机市场预计价值1万亿美元。 美国:2029年研制出商用量子计算机 正是量子计算机的潜能和“财”能,使政府、企业和科学家“竞折腰”。 谷歌公司今年5月公布了正在推进的量子计算机开发计划,目标是2029年研制出首台商用量子计算机。 其实早在2019年,谷歌就利用其53个量子比特的量子计算机“悬铃木”,在200秒内解决了最尖端超级计算机“顶点”(Summit)需要花1万年才能解决的问题,成功实现了“量子霸权”的突破性进展——“量子霸权”用来表示“在存储和通信带宽呈指数级增加后,量子计算机拥有传统超级计算机所不具有的能力”。 而令谷歌公司心心念念的是“作为通用产品的量子计算机”,他们希望借其解决现有计算机束手无策的各种难题,如帮助开发应对气候变化的新材料、抑制全球大流行病的药物等。 要解决设想中的难题,现在的量子比特数远远不够,谷歌计划将量子比特的数量增至100万个,还将解决计算时出错这一最大的难题。但增加量子比特意味着计算机的布线和控制更困难,因此需要大规模技术创新,为此谷歌已在美国加州设立了新的研发基地。 另据《科学》杂志报道,去年9月美国IBM公司称,将在2023年前建造一台包含1000个量子比特的量子计算机,同时提高容错率。 从国家层面来看,2018年,美国在以量子计算机为核心的量子信息科学领域敲定了国家战略,实施了在5年里最多投入13亿美元的美国《国家量子倡议法案》。 中国:弯道超车实现“量子霸权” 《设计新闻》网站的报道指出,制造量子比特有几种不同方法:超导、光子、离子阱和半导体(硅)中的电子自旋。 目前,谷歌和IBM一直致力于利用零电阻超导电路开发量子计算机,其核心研究目标是增加可操纵的量子比特数量,并提升操纵的精度,最终应用于实际问题。 在这方面,中国已经后来居上。据《科学》杂志报道,今年5月,潘建伟院士团队宣布成功构建了目前超导量子比特数目最多、包含62个比特的可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”,并实现了可编程的二维量子行走,在量子搜索算法、通用量子计算等领域具有潜在应用。今年6月,研究团队再接再厉,成功将“祖冲之号”从62超导量子比特提升到66超导量子比特,从而最短能在1.2小时内完成世界最强超级计算机8年才能完成的任务。 除超导方式外,中国科技大学早在2020年就采用光子的方式继谷歌之后实现了“量子霸权”:成功构建了76个量子比特(光子)的量子计算原型机“九章”。据悉,当求解5000万个样本的高斯波色取样时,目前世界最快超级计算机预计耗时6亿年,而“九章”仅需200秒。 研究团队表示:“希望能够通过15年到20年的努力,研制出通用量子计算机,以解决一些广泛应用的问题,如密码分析、气象预报、药物设计等,同时进一步探索物理、化学、生物学领域的一些复杂问题。” 此外,阿里巴巴集团也将开发量子计算机。2015年该公司与中国科学院成立了量子计算实验室,2018年推出了能通过云平台使用的服务。 日本:另辟蹊径加快步伐 日本也不甘示弱,加快了量子计算机研制的步伐。今年4月,日本富士通公司宣布将与理化学研究院(RIKEN)合作,在后者现有的高级超导量子计算技术研究基础上,在未来几年内打造出拥有1000量子比特的量子计算机。 另据《日本经济新闻》5月报道,以丰田、东芝和日本电气公司为代表的50家企业计划成立量子技术研究协议会,以推进量子技术的发展。 但日本量子计算机的研制路线与中美并不完全相同。谷歌等企业采用名为“量子门”的方式来开发量子计算机,这种量子计算机被称为“通用型”,因为它可以处理任何计算任务,但缺点是量子比特很难保持稳定,而且难度随量子比特数目的增加而增加。 而在日本备受期待的是被称为“量子退火”的方式。这种量子计算机的特点是能快速从庞大的选项中找出最佳答案,且比量子门方式更稳定。但应用量子退火算法的量子计算机,不再是通用型量子计算机,而是解决组合优化问题的专用机器,也被称为特化型量子计算机,包括日本电器公司在内的日本多家公司目前都在探索这一方式。 据日媒2019年7月报道,日本国立情报学研究所开发的量子退火机,拥有超过现有量子计算机的性能。NEC在2018年12月宣布了一项量子退火机研发计划,最终目标是打造出能够支撑10万个量子比特的量子退火机。 尽管研发工作开展得如火如荼,但量子计算机距离严格意义的大规模商用还有待时日。科学进步从来都是漫长的苦旅,要研制出易创建、易管理和扩展的商用量子计算机,还需各国加大投入,研究人员上下求索。 编辑:王星 原文章作者:文汇网,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2021-7-22
    最后回复 屈凝雨 2021-7-22 21:25
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  • 国产重器两大突破:超算斩获两项全球第一,量子计算打破世界纪录
    随着我国对科技行业的不断重视,各个领域都得到了不同程度的发展,如今在国产重器方面,我国有了新的两大突破,引起世界的广泛关注。 超级计算机的重要性 上面提到的两大突破其实就是在超级计算机和量子计算方面,如今在我国的努力之下,超级计算机以及量子计算都有了新的进展,并且其水平在全世界名列前茅。 超级计算机到底有何用处?为何各个国家都在争相加快对该领域的研究?其实超级计算机,简单来说就是一个拥有超强计算能力的机器,像平时使用的电脑,虽然计算能力也是不错的,但要处理大型数据的话,还是有些力不从心,就其根本就是计算能力不足。 而超级计算机可以通过特定的方式,组成一个计算群组,继而实现对大型数据的计算,对一个国家的智能以及大数据处理事业的发展起到了关键性的作用,在如此大功能的背景下,自然成为各国竞争的重点。 超算获得两项世界第一 我国如今在超级计算器领域已经处于世界前列,从7月1日公布的行业内相关排名中,我国的“天河”E级计算机凭借其综合实力,夺得了单源最短路径和大数据图计算能效两项世界第一,向世界展示了我国在超级计算机方面的实力。 在1983年,超级计算机“银河一号”正式亮相,这是我国第一台亿万次运算的计算机,如今的天河三号已经实现了百亿亿次的计算,可以说在这40多年的时间里,我国在超算方面进步飞快。 在这之中更值得我们关注的一点是,“天河三号”是我国百分百自主研发出来的,要知道在天河二号的时候,我国还需要依赖美国芯片提供服务,为此还向美企英特尔采购了大量的计算加速卡,如今在天河三号实现自我发展,从中不难发现我国对超级计算机领域的研究速度在逐渐加快。 量子计算刷新世界纪录 除了上述介绍的我国在超级计算器方面的成就,在量子计算方面也不甘示弱,在今年5月8日的时候,在我国潘建伟团队的不断努力之下,量子计算器在数量方面有了新的突破。 在差不多一个半月之后,也就是6月24日,潘建伟和他的合作伙伴,在远距离量子通讯方面实现了428公里。 在7月4日再次有好消息传来,潘建伟再次带领团队与浙大进行合作,双方联手研发出了实时量子随机数发生器,其速率高达18.8Gbps,再次刷新记录。 随机数是一种非常重要的资源,它可以被应用在数据安全、密码学等各个领域内,这一系列的成就对我国量子行业发展有着举足轻重的作用。 如今我国在量子技术方面已经有了突飞猛进的发展,其实力可以直接和欧美等巨头国家相抗衡,在世界中的地位不断提高,甚至已经超过了美国。 根据最新的相关信息来看,我国在量子计算专利方面已经拥有3000多项,此数值相当于美国所拥有的两倍,如今我国该领域在今年就已经有了一项又一项突破,在技术专利方面的数量也呈现出不断增长的趋势,不可否认的是今后我国的实力会越来越强。 结语 无论是超级计算机还是量子计算方面,我国都以一种不可阻挡的势头前进着,两个领域的齐头并进,极大地促进了我国科技行业的发展,带动其他领域的共同促进,增强我国在世界中的地位以及竞争力,一步步打破西方国家对我国的种种技术限制,实现独立自主式发展。 相信在我国科研团队的不断努力之下,超级计算机与量子计算在未来还会有更好的发展,也会有新的成就出现,让我们尽情期待。 原文章作者:科技闲谈君,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2021-7-22
    最后回复 孟杰秀 2021-7-22 20:37
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  • 比超级计算机快百万亿倍仅是量子计算的第一步
    比超级计算机快百万亿倍 仅是量子计算“星辰大海”的第一步   一台30个量子比特的量子计算机的计算能力和一台每秒万亿次浮点运算的经典计算机水平相当。据科学家估计,一台50比特的量子计算机,在处理一些特定问题时,计算速度将超越现有最强的超级计算机。 量子科技系列报道④   ◎本报记者 吴长锋   早在20世纪80年代,美国著名物理学家费曼提出了按照量子力学规律工作的计算机的概念,这被认为是最早的量子计算机的构想,此后科技界就没有停止过探索。   近年来,量子计算机领域频频传来重要进展:美国霍尼韦尔公司表示研发出64量子体积的量子计算机,性能是上一代的两倍;2020年底,中国科学技术大学潘建伟教授等人成功构建76个光子的量子计算机“九章”;2月初,我国本源量子计算公司负责开发的中国首款量子计算机操作系统“本源司南”正式发布……   作为“未来100年内最重要的计算机技术”“第四次工业革命的引擎”,量子计算对于很多人来说,就像是属于未来的黑科技,代表着人类技术水平在想象力所及范围之内的巅峰。世界各国纷纷布局量子计算并取得不同成就后证实,量子计算虽然一直“停在未来”,但“未来可期”。    摩尔定律终结后量子计算将担重任   20世纪60年代,平面型集成电路问世,光刻技术成为了半导体元器件性能的决定因素:只要光刻精度不断提高,元器件的密度也会相应提高。因此,平面工艺被认为是“半导体的工业键”,也是摩尔定律问世的技术基础。   摩尔定律指出,平均每18个月,集成电路芯片上所集成的电路数目就翻一倍。虽然这并不是一个严谨的科学定律,但在一定程度上反映了信息化大数据时代人类对计算能力指数增长的期待。   随着芯片集成度不断提高,我们的手机、电脑等电子产品也在不断更新换代。那么,摩尔定律会不会被终结?   摩尔定律的技术基础天然地受到两种主要物理限制:一是巨大的能耗让芯片有被烧坏的危险。芯片发热主要是因为计算机门操作时,其中不可逆门操作会丢失比特,每丢失一个比特就会产生相应热量,操作速度越快,单位时间内产生的热量就越多,计算机温度必然会迅速上升,必须消耗大量能量用于散热,否则芯片将被高温烧坏。   二是量子隧穿效应会限制集成电路的精细程度。为了提高集成度,晶体管会越做越小,当晶体管小到只有一个电子时,量子隧穿效应就会出现。在势垒一边平动的粒子,当动能小于势垒高度时,按照经典力学,粒子是不可能越过势垒的;而对于微观粒子,量子力学却证明它仍有一定的概率贯穿势垒,实际也是如此,这种现象称为隧穿效应。简单来说,当集成电路的精细程度达到了一定级别,特别是当电路的线宽接近电子波长的时候,电子就通过隧穿效应而穿透绝缘层,使器件无法正常工作。   鉴于以上两点,物理学家预言摩尔定律终将终结。现有基于半导体芯片技术的经典计算机,芯片集成密度不可能永远增加,总会趋近于物理极限,应付日益增长的数据处理需求可能越来越困难。   最新一代的英特尔酷睿处理器,它的芯片每一平方毫米的面积已经集成了一亿个晶体管。我国的太湖之光超级计算机,大约用了四万多个CPU。如果摩尔定律终结,提高运算速度的途径是什么?破局的方向指向了量子计算。    量子比特让信息处理速度指数提升   给经典计算机带来障碍的量子效应,反而成为了量子计算机的助力。   费曼认为微观世界的本质是量子的,想要模拟它,就得用和自然界的工作原理一样的方式,也就是量子的方式才行。他将物理学和计算机理论联系到一起,提出了基于量子态叠加等原理的量子计算机概念。   比特是信息操作的基本单元,基于量子叠加态原理,科学家们尝试用量子比特取代经典比特。   经典比特有且仅有两个可能的状态,经常用“0”和“1”来表示,就好比一个开关,只有开和关两个状态。而量子比特就好比一个旋钮,是连续可调的,它可以指向任何一个角度。也就是说,量子比特不只有两个状态,可以处于0和1之间任意比例的叠加态。想象一下,一枚摆在桌上静止的硬币,你只能看到它的正面或背面;当你把它快速旋转起来,你看到的既是正面,又是背面。于是,一台量子计算机就像许多硬币同时翩翩起舞。   假设一台经典计算机有两个比特,在某一确定时刻,它最多只能表示00、10、01、11这四种可能性的一种;而量子计算由于叠加性,它可以同时表示出四种信息状态。   对于经典计算机来说,N个比特只可能处在2N个状态中的一种情况,而对于量子比特来说,N个量子比特可以处于2N个状态任意比例叠加。理论上,如果对N个比特的量子叠加态进行运算操作,等于同时操控2的N次方个状态。随着可操纵比特数增加,信息的存储量和运算的速度会呈指数增加,经典计算机将望尘莫及。   有报道指出,一台30个量子比特的量子计算机的计算能力和一台每秒万亿次浮点运算的经典计算机水平相当,是今天经典台式机速度的一万倍。据科学家估计,一台50比特的量子计算机,在处理一些特定问题时,计算速度将超越现有最强的超级计算机。    多种发展方案未来可期   量子计算机是宏观尺度的量子器件,环境不可避免会导致量子相干性的消失(即消相干),一旦量子特性被破坏,将导致量子计算机并行运算能力基础消失,变成经典的串行运算,这是量子计算机研究的主要障碍。   即便量子计算机的研究已经出现诸多成果,但还处在早期发展的阶段。倘若类比经典计算机,今天的量子计算机几乎是位于经典计算机的电子管时代,就连最底层的物理载体还没有完全形成。   目前主流的技术路径有超导、半导、离子阱、光学以及量子拓扑这五个方向,前四种路径均已制作出物理原型机。各国科学家研究比较多、也相对成熟的有超导量子计算、半导量子点量子计算等。   超导量子计算的核心单元是一种“超导体-绝缘体-超导体”三层结构的约瑟夫森结电子器件,类似晶体管的PN结。其中间绝缘层的厚度不超过10纳米,能够形成一个势垒,超导电子能够隧穿该势垒形成超导电流。与其他量子体系相比,超导量子电路的能级结构可通过对电路的设计进行定制,或通过外加电磁信号进行调控。而且,基于现有的集成电路工艺,约瑟夫森结量子电路还具有可扩展性。这些优点使超导量子电路成为实现可扩展量子计算最有前景的物理方案之一。   量子点量子计算,是利用了半导体量子点中的电子自旋作为量子比特。量子点是一种有着三维量子强束缚的半导体异质结结构,其中电子的能级是分立的,类似于电子在原子中的能级结构,因此被称为“人造原子”。量子比特编码在电子的自旋态上,使用微波脉冲或者纯电学的方法进行单量子比特操控。量子点方案的优点则是量子位可以是嵌套在固态量子器件上,这与经典计算机的大规模集成电路的设计相似,被认为是最有可能实现大规模量子计算机的候选方案。   量子计算机的运算速度取决于其能够操控的量子比特数。由于消相干的存在,操控量子比特难免出现错误,从而计算失效。以超导量子计算为例,一亿次的操控最多只允许犯一次错误。操控量子比特难度如此之大,以至于早期许多科学家认为量子计算机不可能制造出来。   目前而言,超导量子芯片要比半导体量子芯片发展得更快。2019年,谷歌公司发布了53个超导量子比特的量子计算原型机“悬铃木”。2020年12月4日,中国科大潘建伟团队构建起76个光量子的量子计算原型机“九章”,处理高斯玻色取样的速度比目前最快的超级计算机快一百万亿倍。   不过,无论是“悬铃木”还是“九章”,目前都只是仅能够处理运算特定数学问题的“原型机”。而我们的“星辰大海”是造出有大规模容错能力的通用量子计算机。毕竟,量子时代的“未来已来”,超强的量子计算值得期待。 原文章作者:央广网,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2021-7-22
    最后回复 骏恰 2021-7-22 18:54
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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:芯东西,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 。
    发表于2021-7-22
    最后回复 私凋 2021-7-22 14:08
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  • 只谈“量子霸权”不谈量子计算到底能干啥的,都是耍流氓
    “光子芯片不会被卡脖,外国不再有先发优势!”今年夏天,量子计算、量子芯片吸足了人们的眼球。 从六月底的中国量子计算机“祖冲之”打破量子霸权,到七月上旬世界人工智能大会上首次出现量子相关的分论坛,有行业人士在大会期间疾呼:“我们正处在计算能力真正爆发的前夜,通用量子计算机的时代正在到来。” 先不谈量子霸权或量子优越性是什么,首先,量子究竟是什么? 这个问题可以说困扰着一代又一代的物理学家们,爱因斯坦1905年提出光量子假说;玻尔1913年提出他的原子结构论;德布罗意1923年提出相波……但量子理论的先驱们此后都为量子的离奇的特性困扰不已,有关量子的种种问题,即便是今天从事量子前沿领域研究的科学家也无法给出具体答案。 量子论的奠基人之一玻尔(Niels Bohr)曾说:“如果谁不为量子论而感到困惑,那他就是没有理解量子论。” 当然,这些让人头疼的问题就留给科学家继续挠头去,对于我们普通人来说,我们只关心量子计算的时代到底真的像不少从业者说的那样,马上就要到来了么? 令普通人产生疑惑的最主要原因,就是当下讨论“量子霸权”这种高深的经过层层包装的概念太多,而谈论最基础信息从而让大家更了解量子计算机真实“功能”的又太少。 什么是经典计算机、什么是量子计算机、为何量子计算如此重要?只有弄清了这些问题,才知道近年来不管是政府、科研机构、高校,还是各公司、投资机构关注量子计算的原因,以及量子计算机实现和具体应用的难点。 自1946年第一台电脑发明至今,人类社会一直追求着更快、更强的计算机性能用来处理海量数据,但如今经典计算机的摩尔定律迭代已逐渐跟不上人类对算力的追求了。 经典计算机的运行机制大家或许都有耳闻,即为经典的冯·诺依曼架构,传统计算机是通过集成电路中电路的通断来实现0、1之间的区分。传统冯·诺依曼计算机体系结构的存储程序方式造成了系统对存储器的依赖,CPU 访问存储器的速度制约了系统运行的速度,更具体一点,芯片的性能(包括但不仅仅是晶体管数量的多少)决定着计算机的运算速度。 然而,如今芯片先进制程面临着巨大的难题——量子隧穿效应带来的漏电流。该原理已涉及到量子力学相关理论,可以简单理解为当材料逼近1nm的物理极限时,有一定的电子可以跨过势垒,从而漏电。这个问题对于人类来说暂时是无解的,因为物理理论还没有搞清楚这个现象。 如今,一些科研机构和实验室中已实现2nm芯片的技术路线,但继续走下去无疑需要前沿物理理论的再次突破,这不是短时间能攻克的问题,因此,在人类基础理论没有突破性进展的情况下,未来更具想象性的量子计算来了。 无法战胜它便加入它,不少科研人员选择拥抱量子的特性,使用粒子的特殊量子特性来进行计算,一扇新世界的大门也就此展开。如何利用量子的特性来运算呢?为确保准确,这里引用我国量子光学的泰斗级人物郭光灿院士的表述。 “量子比特可以制备在两个逻辑态0和1的相干叠加态,换句话讲,它可以同时存储0和1。考虑一个 N个物理比特的存储器,若它是经典存储器,则它只能存储2^N个可能数据当中的任一个,若它是量子存储器,则它可以同时存储2^N个数,而且随着 N的增加,其存储信息的能力将指数上升,例如,一个250量子比特的存储器(由250个原子构成)可能存储的数达2^250,比现有已知的宇宙中全部原子数目还要多。 由于数学操作可以同时对存储器中全部的数据进行,因此,量子计算机在实施一次的运算中可以同时对2^N个输入数进行数学运算。其效果相当于经典计算机要重复实施2^N次操作,或者采用2^N个不同处理器实行并行操作。可见,量子计算机可以节省大量的运算资源(如时间、记忆单元等)。” 用更直观的比喻来说就是,如果要走出一个迷宫,传统计算机就像一个永不停歇的小人儿,在岔路做出选择,一条道走到黑,走到头发现错了再回头重走;而超级计算机也是这个小人,只不过移速更快,效率更高,但本质还是一条道走到黑;而量子计算机则完全不同,它的小人是会影分身的小人,每走到一个路口,无需做出选择,可以自动分出一个自我同时走,这样的结果就是效率以指数级提升。 至于为何量子计算机的小人可以同时走不同的路,背后的原理没人知道,但科学家们把一个量子比特既是0又是1的这种现象称之为量子的叠加态,其衍化出来的著名实验有薛定谔的猫以及平行时空/平行宇宙的假设。 量子计算机在特定运算领域领先经典计算机的运算方式用小学数学来讲,就是如果要运算a*b*c*d*e*f,经典计算机需要先算a*b,然后把其结果乘以c,再乘以d……得出结果后继续上述步骤,一步一步慢慢来,而量子计算机则是同时运算a*b、c*d、e*f,因此,量子计算机在特定计算上要比经典计算机快无数倍。 到底有多快呢,潘建伟与朱晓波教授带领的中国科技大学团队,使用66量子位的超导型量子计算机“祖冲之”处理对随机量子电路的输出分布进行采样,用了1.2小时就完成,而当前最强大的经典超级计算机完成运算则需要8年。 超强的计算能力使量子计算机在未来可以为密码分析、气象预报、石油勘探、药物设计等所需的大规模计算的行业服务,并可揭示高温超导、量子霍尔效应等复杂物理机制,为先进材料制造和新能源开发等奠定科学基础。 这是否意味着量子计算机已经全面超越了经典计算机呢?答案是否定的。量子计算机虽然有神奇的量子叠加态可以应用,但受制于现阶段量子计算机的发展水平,其实际能用到的场景却是非常有限的。华为量子计算软件与算法首席科学家翁文康在WAIC上的演讲中表示,在量子系统仿真、量子化学、组合优化、机器学习等领域的“专用”量子计算机预计成熟期为3-5年,而在大数分解、数据库搜索、量子动力学、量子人工智能等领域“通用”量子计算机预计成熟期可能需要10年甚至更久。 可以说现在所有的量子计算机仍只是专用计算机,无法像经典计算机一样解决通用性的问题。如,去年我国轰动一时的量子计算机“九章”,其设计出来就是为了“求解高斯玻色取样”,在此类专项问题求解上非常快,但它在做其他的计算任务或许还没有我们手中的电脑、手机快。 要解决量子计算机的通用性难题并不容易,Intel院士、研究院院长Rich Uhlig曾做过一个估算,“只有在数百个甚至数千个量子位可靠运行的情况下,量子计算机才能比超级计算机更快地解决实际问题。”壁仞科技创始人、董事长、CEO张文认为,量子计算在实用性、成本和软件上依然存在瓶颈,需进一步提升量子比特数和量子纠错能力,量子计算机才有成功商用的可能。 但现在量子芯片还处在数十个量子比特的一段,加上量子比特的操纵还是业界的难题,离商用水平还为时过早,导致大规模的量子算法还没有可以承载运行的平台。 在今年的WAIC上,图灵量子创始人金贤敏教授在接受媒体采访时表示,实现通用量子计算机有三个前提——百万量子比特的操纵能力、低环境要求、高集成度。他认为光量子路径是唯一能够满足这些条件的技术体系,是通向大规模通用量子计算的最可行路径。 量子计算有不同的实现路径,如“祖冲之”是超导量子计算,“九章”是光量子计算,除了超导和光量子计算,离子阱方案、核磁共振方案、金刚石方案、超冷原子方案、拓扑比特方案等等。 金贤敏教授则对光量子计算机的商业落地持乐观态度。他表示两年前大家认为需要10~15年量子霸权才有可能会实现,结果2019年谷歌、2020年中国都纷纷实现了量子霸权,所以现在大家觉得遥远的技术体系突破和产业应用的落地可能会比预想中来得更快。 当然,量子霸权仅代表量子计算机在解决某些特定问题上的能力超越了任何经典计算机,但“量子霸权”其实只是量子计算机发展的一个阶段,此时的量子计算机仍属于专用机范畴,要想量子计算种种“梦幻般”的应用真正落地,恐怕还有不短的路需要走。 原文章作者:品玩,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2021-7-22
    最后回复 向望慕 2021-7-22 14:04
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  • 微软惨遭打脸!3年前量子计算论文从《自然》撤稿:跳过不利数据
    日前,微软三年前一篇关于量子计算的论文在学术界引起轩然大波后终于尘埃落定,论文因研究人员的校准问题,导致论文数据有误,不足以得出实验结论,从国际顶刊《自然》撤稿了。 时间回到2018年3月28日,由荷兰代尔夫特技术大学物理学家、微软员工Leo Kouwenhoven领导的研究人员发表了论文《量子化马约拉纳电导模型》(“Quantized Majorana conductance”)。这篇论文声称发现了一种长期难以捉摸的量子粒子——马约拉纳费米子的证据。 论文一发布便引来媒体争相报道,微软自身也对商用量子计算机信心满满,当时BBC一篇报道中引用了微软量子计算业务发展总监Julie Love博士的话:“我们将在五年内造出商用量子计算机,一台能解决实际问题的商用量子计算机。”言犹在耳,只是脸被打得有点疼。 后来,在要求研究人员提供与这项研究相关的数据时,问题就出现了。去年4月,这篇论文引起广泛质疑,作者们宣布将在今年1月27日撤回这篇论文,连线杂志在2月报道了这一消息,“两名物理学家表示,在质疑2018年的研究结果后,Kouwenhoven团队提供的额外数据表明,该团队最初排除了有损其搞个大新闻的数据点。‘我不确定他们脑子里在想什么。’匹兹堡大学教授谢尔盖·弗罗洛夫(Sergey Frolov)说,‘但他们跳过了一些直接与论文内容相矛盾的数据。从更全面的数据来看,毫无疑问,马约拉纳费米子根本不存在。’” 此次调查结果显示,研究人员并非故意修改实验数据,而是“被一时的兴奋所迷惑”,并选择了符合他们所期望的数据。 原文章作者:前瞻网,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2021-7-22
    最后回复 则断 2021-7-22 11:10
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  • 下好量子计算先手棋,本源量子积极布局
    10月16日,“他”在主持学习时强调,当今世界正经历百年未有之大变局,科技创新是其中一个关键变量。我们要于危机中育先机、于变局中开新局,必须向科技创新要答案。要充分认识推动量子科技发展的重要性和紧迫性,加强量子科技发展战略谋划和系统布局,把握大趋势,下好先手棋。 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,与传统计算理论不同,它基于量子比特,利用量子叠加和量子纠缠等独特的量子效应进行信息处理,可以极大提高计算效率。在特定问题上可全面超越当前的超级计算机,有望在人工智能、大数据分析、密码破解、新药研发等领域产生颠覆性的影响。近年来,量子计算成为全球主要国家争相布局的前沿科技领域。 肩负时代使命,开辟中国量子计算产业化道路 我国的量子计算研究起步晚于欧美先进国家,且主要以科研为导向,研究主体集中在各个高校与科研院所。虽然在一些细分领域取得了科研上的突破,但在量子计算整体的工程化实现与制造工艺层面与国际先进水平具有明显差距。 进入21世纪第二个十年,中外量子计算的发展差距有扩大趋势。一方面,国外科技巨头纷纷入局量子计算,资本的高强度投入持续推动量子计算实用化与产业化发展。另一方面,国内的量子计算仍是停留在实验室中的项目,科研成果转化缓慢。 为了让中国不至于在量子计算的赛道上缺席,2017年9月,中国量子信息科学奠基人郭光灿院士与中科大郭国平教授团队联合创立中国第一家量子计算初创公司——本源量子,迈出了国内量子计算产业化发展的第一步。 图片来源:本源量子 成立三年多来,公司已长大为国内量子计算领域的龙头企业,走在中国量子计算产业发展的最前端。在量子芯片、量子测控、量子软件、量子云等多项关键技术领域持续追赶国际顶尖公司,引领国内量子计算产业化发展方向。 今年10月,本源量子成功入围欧洲空客公司主办的量子计算挑战赛(AQCC)决赛,成为唯一晋级决赛的中国团队。 图片来源:空客公司官网 专注全栈开发,打造自主可控的量子计算系统 本源量子团队技术起源于中科院量子信息重点实验室,结合郭国平教授团队连续十年承担的国家科技部量子芯片超级973项目,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,围绕量子计算机的量子芯片、量子计算测控一体机、量子操作系统、量子软件和量子云平台的开发研制及量子计算教育培训开展业务。 目前,公司已成功推出本源超导量子云平台、量子计算机控制系统、QPanda量子编程框架、系列量子应用、超导与半导体量子芯片等多款具有完全自主知识产权,各项技术指标国内领先的量子计算产品。 图片来源:本源量子 本源量子还致力于成为未来量子计算领域的核心专利授权商。自成立来,便充分发挥自身在国内量子计算核心技术领域的独特优势,针对自主研发出的多种量子计算软、硬件产品,已申请专利、商标、软件著作权达400余项。 近日,在由知识产权专业媒体发布的“全球量子计算技术发明专利排行榜(TOP100)”中,本源量子以77件专利跻身全球第七,较上年度提升五位,也是国内唯一进入前十的量子计算公司。 图片来源:IPRdaily 以应用为导向,推进国产工程化量子计算落地 本源量子联合创始人郭光灿院士曾表示,本源量子要的不是印在论文上的量子计算机,而是面向市场化的应用。三年多来,本源量子秉承着“让量子计算走出实验室,真正服务人类社会”的企业愿景,一步一个脚印,走出了国产工程化量子计算的落地之路。 2018年,本源量子推出国内首个集成化的量子计算机控制系统,成为全球第三个制造出该系统的商业公司,解决了国产量子计算机工程化的关键难题。今年,更是推出了支持32比特的量子计算机控制系统,突破控制更高位数量子比特的技术瓶颈。 今年9月,本源量子正式推出自主研发的工程化超导量子计算机——悟源,其搭载了一块6比特超导量子芯片,并通过本源量子云平台面向全球用户免费开放。未来,本源将推出60比特的悟源超导量子计算机。 图片来源:本源量子 促进产业融合,培养量子计算生态圈 量子计算的研制属于巨型系统工程,涉及众多产业基础和工程实现环节,我国在高品质材料、工艺结构、制冷设备和测控系统等领域仍落后于领先国家,在一些关键环节甚至面临着受制于人的风险。同时,量子计算的实际应用场景仍需要更广泛持续地探索。 为加速量子计算技术开发,探索量子计算应用落地,培养量子计算生态圈,推动量子计算技术服务惠及国人,本源量子于2018年8月,牵头成立本源量子计算产业联盟OQIA。联盟以汇聚各行业合作伙伴,共同推进量子计算实用化进程为宗旨。 图片来源:本源量子 本源量子计算产业联盟OQIA对标IBM Q NETWORK,致力于推进量子计算实用化进程,发展量子计算科技产业,培育和拓展量子计算生态圈。联盟成员响应国家战略号召,协同创新,推进新技术、新产品的研制,实现核心技术自主化,打破国外市场限制和技术封锁。 今年9月,中国建设银行旗下金融科技公司建信金融科技加入本源量子计算产业联盟OQIA,携手本源量子探索量子计算在金融领域的应用。 图片来源:建信金科 目前,本源量子计算产业联盟OQIA成员企业(单位)已有10余家,涉及包括金融建模、海洋超算、轮船制造、传感应用、人工智能、低温制冷、生物科技、大数据等多个领域。未来,本源量子还将继续拓展OQIA成员版图,携手更多行业用户探索量子计算应用场景。 发力量子教育,建设中国量子计算人才队伍 量子计算的发展离不开量子计算人才。量子计算作为前沿科技领域,面临着人才短缺的现实,国内从事量子计算的核心人才只有百余人。 为推动国内量子计算事业发展,培养国内量子计算人才队伍,本源量子在研发量子计算软硬件系统的同时,开辟了量子教育业务版块。 2019年至今,本源量子教育面向不同层次人群,先后推出了国内首个量子计算在线教育平台——本源溯知、第一代量子学习机、国内首部专业的量子计算与编程教材《量子计算与编程入门》、全物理体系量子学习机,以及量子计算课程体系。 图片来源:本源量子 本源量子教育将基于量子计算体验中心、全物理体系量子学习机和专业化的量子计算培训团队,联合国内量子计算领域的重点高校与科研单位,为社会大众建设一流的科普教育基地,为行业用户提供实训结合的职业教育方案,打造量子计算教育生态,培养中国量子计算的人才队伍。 作为国内量子计算龙头企业,本源量子未来将持续专注于完全自主知识产权的量子计算机研制与技术创新。坚定不移走自主创新道路,突破关键核心技术,努力在关键领域实现自主可控,不断推动中国量子计算事业发展。 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 。
    发表于2021-7-22
    最后回复 耿吉星 2021-7-22 11:01
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  • 上海交大新专利:基于量子计算线路和LiDAR点云分类的物体识别方法...
    3月2日,上海交通大学公开“基于量子计算线路和LiDAR点云分类的物体识别方法”的专利,涉及无人驾驶领域,该专利于2020年12月4日申请,申请公布号为CN112434637A。 根据背景技术,现有的对象分类的技术中,对于LiDAR传感器采集到的点云通常基于PointNet深度学习模型进行处理,其主要问题在于:该任务具有采集到的点云中点数量较多、实时性要求较高的特点,使用经典方法往往无法完成高效率的计算。 根据专利摘要,一种基于量子计算线路和LiDAR点云分类的物体识别方法,采用LiDAR传感器扫描自动驾驶车辆待识别的物体并得到该物体点云坐标组成的点云网络,通过特征映射转化为量子态后输入PointNet机器学习模型,将点云网络中的逐点运算抽象为生成隐式场,最后对所有概率分布进行带整流最大值池化操作,得到点云的全局特征向量并输入神经网络分类器进行分类,可得到分类结果,实现物体识别。 本发明通过对三维机器视觉中PointNet模型的量子化延拓,可以对逐点处理过程实现指数加速,同时在网络终端可以获得一个受量子强化的特征空间。 更多相关数据请参考前瞻产业研究院《2021-2026年中国知识产权服务行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。同时前瞻产业研究院提供产业大数据、产业规划、产业申报、产业园区规划、产业招商引资、IPO募投可研等解决方案。 原文章作者:前瞻网,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2021-7-22
    最后回复 看支付 2021-7-22 10:42
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