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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。
  • 线上直播!量子计算公益科普
    一个多月之前,本源量子奔赴千里,到广东省佛山市顺德区,与容山中学共建了全国首个校园量子计算科普基地。一个月后,本源量子公益再出发。近日,本源量子通过线上直播的形式,给远在一千公里以外的容山中学的高中生们,做了一次生动的量子计算科普,带着同学们“云体验”了一回量子计算体验中心。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0YKBr9CxsU 当科学家是无数中国孩子的梦想,要让科技工作成为富有吸引力的工作、成为孩子们尊崇向往的职业。自从建立了量子计算科普基地,容山中学的同学们就对量子计算充满了向往,本源量子总经理张辉博士的一场《走近量子计算》的专题讲座,更是在众多容山中学的孩子心中埋下了一颗量子计算的种子。 10月20日下午,本源量子的量子计算线下体验中心里,工作人员正在现场直播做公益讲解,对展厅内的所有本源量子自主研发的量子计算相关的软硬件进行介绍。直播的另一头,是来自佛山市容山中学的高中生们。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0YKBr957av “量子计算机是做什么的”“量子计算机为什么要在极低温的环境下才能工作”“量子计算可以在哪些领域获得运用”“有了量子计算,未来会变成什么样”……讲解结束后,同学们意犹未尽,提出了一个又一个问题。而在屏幕前,远在合肥高新区量子计算线下体验中心的本源量子工作人员则对同学们的问题现场做了一一解答。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0YKBr9CvxO 高中是一个人长大的关键阶段,是从包罗万象的学习转到大学专业性学习的转折点,这一阶段接触的知识往往会决定一个孩子的未来发展方向。看到大家都对量子计算的知识兴趣满满,本源量子的工作人员还向大家介绍了国内目前量子计算高校及学科的发展情况,也期待着更多的同学能够进入量子计算的领域,为国家的“算力”效力。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0YKBr9pGVY “这样的活动真好,还要多多开展才行。” “学到了很多,收获了很多。”容山中学的同学们在直播结束后仍在微信群里讨论着这次特别的经历。 在全球量子计算人才稀缺的今天,本源量子始终坚持开展量子计算的公益科普教育,为国家培养新一代的量子计算人才贡献自己的一份力量。本源量子致力于搭建服务量子计算科普产业的资源共享平台,形成本源量子计算科普教育链,推动我国量子计算人才教育建设持续有效发展。同时,团队始终热衷公益事业,与南京航空航天大学、哈尔滨工业大学、西安电子科技大学、华中科技大学、西安交通大学等多地多所院校开展合作,捐赠自主研发的量子计算相关产品。2021年4月,本源量子还向网络安全科技馆捐赠了自主研发的量子计算机操作系统,助力国内数十家一流网安学院专业教育建设。2021年9月1日,本源量子和广东德美精细化工集团股份有限公司、佛山市顺德区容山中学三方共建的全国首个校园量子计算科普基地正式揭牌。同时,本源量子捐助出自主研发的量子计算低温器件,以及《量子计算与编程入门》《郭光灿传》等多本量子计算图书供德美本源量子计算科普室使用。 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 。
    发表于昨天 11:37
    最后回复 帕昆 昨天 11:37
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  • 逐鹿量子计算,“先导杯”向世界难题发起冲击!
    随着云计算、大数据、物联网、人工智能、区块链等新兴技术的飞速发展,人们对于算力的需求也呈现出了指数级的迅猛增长。面对日益增长的海量数据和水涨船高的算力需求,越来越多的专业人士开始寻求和探索比传统的通用计算机更加高效的解决方案。 作为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,量子计算的处理速度要远远胜过传统的通用计算机。也正因为如此,从欧美发达国家到中国等发展中国家,世界各国都对量子计算给予了高度重视。 在近期举办的“先导杯”计算应用大奖赛上,许多参赛选手就向量子计算领域的世界难题发起了冲击。 逐鹿量子计算,冲击世界难题 作为中国计算领域的行业盛事,以“纵横驰骋 ‘码’上争锋”为主题的第二届“先导杯”计算应用大奖赛暨颁奖典礼,于近日在北京完美收官。 该赛事由曙光信息产业股份有限公司、北京百度网讯科技有限公司主办,并联合了郑州大学等高校科研院所为大赛提供业界领先的计算算力平台和应用实践平台,更邀请了多位咨询专家和评审专家现场为参赛选手提供帮助。 自开赛以来,大赛汇聚了来自国内外共计1500余选手、1000余战队,涵盖了北京大学、清华大学、慕尼黑大学等国内外知名学府,浦发银行、滴滴、小米科技等优秀企业。最终51支战队会师决赛,在智能交通检测、量子计算、开放应用、CP2K、特征值求解、SPMV、tracer2d等7大赛道展开最后角逐,共同瓜分300万大奖。 如何结合现有量子计算软硬件水平,在二元有限域上非线性布尔方程组求解上实现突破和加速,是国内外当前重点研究和亟待解决的重要问题之一。为此本届“先导杯”大赛特地设置了《二元有限域上非线性布尔方程组求解量子算法研究与优化》赛题,并部署了量子计算模拟运行环境,希望参赛选手基于赛事平台部署的量子计算开源框架Qiskit,采用Grover量子算法实现二元有限域上非线性布尔方程组求解。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0YHWEcn3c8 量子计算赛道前景可期 当谈到对本届“先导杯”大奖赛的感受时,中科曙光计算应用首席科学家吉青博士表示:“这届大赛让我印象最为深刻的,就是加入了量子计算赛道。很多参赛战队用了很多新奇的算法,将量子计算和经典传统计算进行了结合,这让我们看到了更多的希望,看到了未来的曙光。” 中科院物理研究所研究员、博士生导师范桁表示,许多参赛选手和战队都在大赛中展现出了非常高的水准,其来源覆盖了高校博士生、本科生以及企业等多种渠道,行业背景也各不相同。这说明量子计算已经从纯学术研究领域逐渐被工业界所认识和接受,各行各业都对其投入了更多关注。“量子计算将来肯定是一项变革性的技术,越多的人进入这个领域,就越能促进量子计算的发展,越能加快技术的实用化。” “这次大赛让我感到比较吃惊的是,无论是对量子算法的理解,还是对量子算法的实现,不少选手都加入了自己的创新性方法,这体现出量子计算在中国的发展非常快,不同行业领域都非常关心量子计算。希望以后我国的量子计算在硬件快速发展的同时,在软件和算法上也能跟上来,在国际上取得领先地位。”中国科学院理论物理研究所、博士生导师张潘说道。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0YHWEcIMko 硬件、算法、软件、生态都要齐头并进 针对第二届“先导杯”新增的量子计算赛道,参赛选手们提交的比赛成果对于产业实际应用又具备怎样的价值呢? 吉青博士指出,目前在量子计算领域,我国已经重点扶持了中国科学技术大学、清华大学、南方科技大学等众多高校科研机构,包括中科院物理所也在做量子计算的研究,但是在算法方面暂时还没有像硬件那样得到社会的广泛关注,本届“先导杯”新增加的量子计算赛道正好弥补了这一缺陷。“我们应该‘先行先试’,在做机器的同时就预先想到下一步。我相信在机器做出来的那一瞬间,就会意识到算法会是一个非常严重的问题,所以‘先导杯’可以说是相当有前瞻性的。” 范桁表示:“量子计算有两个问题,一个是怎么把它做出来,一个是怎么把它用起来,这两个问题目前都还没有解决,这两条道路大家也一直都在探索。量子计算的应用与实用化在当前依旧是非常前沿的研究课题,这次‘先导杯’增加了量子计算赛道就是一个很好的实践,可以加速推进量子计算的产业发展和应用落地。” 张潘指出,通过这一次“先导杯”大奖赛,可以看到许多参赛选手不光重视量子算法的改进和应用,而且还开始结合量子和经典算法的各自优势,同时注重譬如国产异构加速卡的高级设计,也就是快速计算设备的应用。这将会对产业产生巨大的推动,同时让人们意识到量子计算不光是硬件和算法,而且还有软件和生态的建设,从而在各个方面齐头并进、共同发展。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0YHWEcxq5g 全面开花:“先导杯”大赛成果展示 在新增的量子计算赛道上取得突破的同时,此次“先导杯”大奖赛在智能交通检测、开放应用等其他赛道上也是硕果累累,其成果数量和质量均远超首届大赛。 其中首届“先导杯”的最大赢家“香蕉牛奶”战队(原“榴莲牛奶”战队),在本届大赛中继续横扫诸多实力强劲的竞争对手,揽获了CP2K赛道、tracer2d赛道一等奖,以及SpMV赛道、特征值求解赛道二等奖。 作为本届报名人数最多、竞争最为激烈的智能交通检测赛道,则成为了本届大赛成果产出最多、奖金比例最高的赛事。其中力克群雄获得金奖的“Seigato”战队,就分别针对自动驾驶、智能导航、城市道路环境变化监测提供了解决思路及方案,在实时地图导航场景下不同种类交通检测的实时提醒、规范车主驾驶行为、保障用户出行等方面发挥了重要作用。 除此以外,来自中科院软件所的“ISCAS-SC”战队在本届大赛中同样表现出色,其提交的应用项目通过高准确的对流的数值模拟算法,对水汽运动进行特殊传输模拟,可为数值天气预报以及雾霾预警提供算法及应用支持。 据统计,本届“先导杯”大赛共计产出400余份创新应用的移植、优化成果,涉及生命科学、材料模拟、计算化学、物理、天文、气象、海洋、石油、地质等20多个领域的交叉应用,成为同类计算机应用大赛中当之无愧的领先者,在应用和技术方面均实现了多方突破。 中国工程院院士、大赛咨询委员会副主席孙凝晖表示,本次大赛除了传统的计算应用之外,还涌现出了人工智能、大数据等新的领域,切实推动一批基础软件及重要应用领域的突破和创新,极大地促进了计算应用发展。希望“先导杯”大赛持续办下去,助力中国的计算应用发展得更好。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0YHWEcj5Vk 打造中国计算人才培养生态 伴随着中国计算产业的高速发展,我国在计算人才方面的缺口问题也变得日益突出。而第二届“先导杯”计算应用大奖赛在涌现众多创新成果的同时,也对中国计算人才的挖掘与培养做出了积极贡献。 “在鼓励计算应用创新的同时,‘先导杯’也是一种挖掘和培养计算人才的途径和方式。事实上除了‘先导杯’之外,我们和高等院校、科研机构以及企业,都有一些人才培训和产教融合的合作项目。这种‘产学研’一体化的发展模式,目的就在于打造良好的中国计算人才培养生态。明年我们可能还会有一些新的形式,继续对‘先导杯’做更多优化,包括继续补充其他的生态合作。”中科曙光副总裁李斌博士介绍道。 李斌博士透露,与首届“先导杯”相比,本届大赛吸引了更多高水准的选手和战队,竞争也更加激烈。此外大赛在赛题设置、组织优化、环节衔接等各个方面,也较上一届有了明显进步。后续中科曙光还将为其赋予项目孵化、产业合作等更多功能,让平台的作用能够再次跃升一个台阶。 “目前我国计算硬件设施上已达到了世界领先水平,但计算软件生态、软件人才及应用领域还存在短板,这需要产学研各界共同努力把产业应用短板补齐,这也是我们举办‘先导杯’大赛的初衷。”中科曙光高级副总裁任京暘表示,“未来我们希望能够通过产业界合力,在通用软件领域和关键领域取得更多突破,也希望大家持续为‘先导杯’建言献策,力争让明年大赛办得更好,更好地推动计算产业发展。” 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 07:09
    最后回复 褛垂宸 前天 07:09
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  • 腾讯云于重庆成立新公司,经营范围含量子计算技术服务等
    企查查APP显示,10月20日,腾讯云信息科技(重庆)有限责任公司成立,法定代表人为潘华,注册资本2000万元人民币,经营范围包含:第一类增值电信业务;第二类增值电信业务;互联网信息服务;量子计算技术服务等。 企查查股权穿透显示,该公司由腾讯云计算(北京)有限责任公司100%控股。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0YIENHli7k 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3 天前
    最后回复 壤驷冉冉 3 天前
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  • 专利技术助力打破量子软硬件壁垒百度引领量子计算科技创新
    量子计算被认为是下一代计算技术的心脏,同时也是引领新一轮量子革命的代表性技术。作为芯片尺寸突破经典物理极限的逻辑必然,同时也是后摩尔时代标志性的技术,近些年量子计算获得了巨大的关注,国内外科技巨头也纷纷入局参与或投资量子计算。 近日,国家工业信息安全发展研究中心、工信部电子知识产权中心在第二届两化融合暨数字化转型大会上发布了《中国人工智能高价值专利及创新驱动力分析报告》(以下简称“报告”)。报告不仅从专利数量维度统计了国内量子计算领域的创新成果,还从“创造力”、“保护力”、“运用力”、“竞争力”、“影响力”五大指标维度构建了高价值专利评价模型,以此对国内创新主体在量子计算领域的高价值专利及创新驱动力进行评价。结果显示,包括IBM、谷歌等国外公司凭借先发优势,在中国量子计算领域专利储备多,专利质量相对较高。值得特别注意的是,随着中国量子计算步入全球第一梯队,中国公司的量子专利实力也表现亮眼。在量子计算全球高价值专利及创新驱动力排名中,百度紧随IBM、谷歌之后,位列第三。 连接量子软硬件桥梁——量脉 在量子计算中,量子任务通常由量子门组成的量子电路来刻画。然而,当量子任务在量子硬件上运行时,则需要将量子电路“翻译”成量子硬件可以“听得懂”的脉冲指令。此时“翻译”的质量会直接影响到整个量子计算的性能。为此,百度研究院量子计算研究所研发了用于量子计算的“翻译官”——量脉。使用量脉,用户可通过云服务和开源 SDK 获得高效和专业的量子控制解决方案,将量子任务编译成高保真度的脉冲序列。目前,量脉同时支持超导电路、离子阱、核磁共振业界三种不同类型的量子硬件。值得一提的是,量脉的脉冲调度技术最近在某科研院所的超导量子计算硬件上得到实践和落地,发挥出有效的量子控制能力并展现出性能优势。近一年来,百度量子持续研发了诸多量子软硬件接口技术。据最新的公开数据,百度量子已公开几十项与量脉相关的专利,保护范围涵盖量脉中积累的各种底层技术:从云平台架构到量子硬件建模,从量子门脉冲优化到脉冲调度,从噪声处理到近期量子算法脉冲层面的实现。 持续积累赋能量子基础设施 要实现对量子计算机的控制,出色的软件架构扮演着十分重要的角色,它不仅能够提升实验人员工作效率,还可以提升量子硬件稳定性和实验结果可靠性。百度量子团队研发API接口对量子系统进行快速建模、脉冲设计、量子系统仿真,其目的在于更精准地刻画量子系统、模拟动力学演化及真实的测控流程,并打通模拟器、真实硬件,方便地进行数据生成、储存以及量子最优化控制等功能。另外,量脉还引入云服务技术,使得在量子控制领域应用云服务的强大算力成为可能。 超导电路被认为是最有前景的量子计算硬件候选者。近些年,诸如量子霸权、化学分子基态能量模拟等重要进展已在超导量子硬件上实现。然而,受限于现有的量子硬件架构,高效实现量子算法还面临着量子比特寄生串扰、连通性和串扰性难以共存等难题。瞄准这些核心挑战,百度量子团队采用有效哈密顿量方法,不仅对“含coupler型超导电路”中量子门噪声机制给予了很好的解释,还提出新颖的参数区间及相应的实验建议,预期可在实验中获得更高的量子门保真度。此外,百度量子还提出了解决超导量子比特间连通性和串扰性无法共存的技术方案,即通过引入总线量子比特和耦合量子比特,可以在实现计算量子比特全连通的同时,有效地避免计算量子比特之间的串扰,进一步提升量子计算实现的准确性。目前百度量子有多项公开专利关注于这个方向,其中两项专利获得中国国家知识产权局的授权,一项专利获得澳大利亚专利局的授权。 除了超导量子计算,量脉也支持全连通离子阱硬件平台的激光脉冲生成和调度,这使得量脉成为国内首个同时支持超导、离子阱、核磁共振三种硬件的量子控制云计算平台。通过量脉离子阱模块,用户可方便高效地实现全连通离子的高保真度多量子比特纠缠态。同时,量脉离子阱也支持多种不同构型的离子阱芯片类型,只需简单的几个参数即可生成不同离子阱芯片类型所需的脉冲波形。 不断创新推动前沿科技 百度量子团队在打破量子软硬件壁垒的研究过程中,还对其中遇到的难题创造性地提出可能的解决方案。 脉冲是控制量子硬件中量子态演化的信号,其引入的测控误差以及退相干等因素会严重影响到计算结果的精度。量脉研究并设计了诸多与脉冲优化校准、以及脉冲层级编译相关的技术方案,旨在提升从量子电路到所需控制脉冲的编译效率,提升量子任务的实现效果。在该方向上量脉有若干项相关专利公开,涉及逻辑量子电路的编译、快速控制脉冲优化算法、量子系统动力学演化快速模拟算法等,一项获得国家知识产权局的授权。其中量子电路编译相关的专利技术也在某科研院所得到应用,实现了脉冲编译保真度的提升。 在量子计算硬件层面,量子比特的控制和读取需要通过量子测控来实现。而在量子测控过程中,电磁串扰是两个相邻比特之间不可忽略的难题,通常这类硬件层面的噪声并不能通过芯片本身的设计和优化进行处理,这使得量子任务无法精确执行。百度量子实现了量子比特间串扰的标定,并通过将噪声哈密顿量添加到系统哈密顿量进行模拟计算,从而实现对初始脉冲的优化,进而达到缓释电磁串扰的效果。 此外,量子计算与经典计算无外乎都是对信号的处理技术,而噪声则是信号处理中不得不面对的不利因素,同时也是量子计算发展过程中最大的拦路虎。针对量子门噪声与量子测量噪声,百度量子团队利用了量子信息、凸优化、机器学习等前沿技术,创新地提出了多种通过放大与组合噪声进行量子噪声缓释的技术方案,且有多项核心专利公开。特别值得一提的是,针对量子测量噪声缓释的相关成果也已在量子计算顶级会议TQC2021作报告展示。 在国内量子产业加速发展的形势下,百度量子继续秉持着“人人皆可量子”的美好愿景,储备量子计算核心技术,开拓量子计算高潜应用。现阶段,百度量子已完成了以量脉、量桨、量易伏三大项目为主体的百度量子平台的数次重磅升级,成为国内首个接入量子计算真机的云原生量子计算平台。百度量子平台提供了连接顶层解决方案和底层硬件基础所需的大量软件工具以及接口,希望其成为“量子计算时代操作系统”。百度在前沿科技领域不断提高技术影响力,同时也为全球量子计算产业的发展贡献自己的力量。 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3 天前
    最后回复 蔺娅斑 3 天前
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  • 先进的容错量子计算机,更接近普及普通民众的通用量子计算
    约翰·霍普金斯大学科学家现发表在《物理评论快报》期刊上的一项新研究中报告称:先进的容错量子计算机可能比科学家预测的更接近普及。研究人员以他们之前的研究为基础,寻找被称为具有自旋三重态配对的超导体基本材料块,这种材料被认为是非常罕见的。自旋三重态配对的罕见性质可以产生一种名为马约拉纳费米子(Majorana Fermions)的奇异电子态。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0YDi5WXFWF 马约拉纳费米子可以用作容错量子比特,这是未来量子计算机的基本工作单元,可能最终取代谷歌和IBM正在开发易受噪音影响的量子计算机原型。一个主要的障碍是三线对超导材料的稀缺性,让事情变得更加困难的是,超导电性及其潜在的配对机制被认为是无法计算或预测的少数几个物理性质,这是出了名的难。材料的寻找必须在很大程度上以艰苦的反复试验的方式进行,而不受任何理论指导的影响。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0YDi5WKNxZ 这一新发现集中在一种特殊类型的晶体上,即非中心对称超导体。与大多数表现出反转对称性的常见晶体材料不同,也就是说,晶体结构与其反转图像无法区分,这类特殊的材料打破了反转对称,显示出有别于其自身的反转图像。据预测,这种低对称性表明存在难以捉摸的自旋-三重态配对。这些“低对称性”材料构成了一个潜在丰富的量子计算机建造材料矿藏。然而,在这些晶体中缺乏自旋-三重态配对的决定性证据。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0YDi5WTnYT 霍普金斯大学研究人员使用一种新的实验方法,检验了这种超导体的原型--α-BiPd。实验发现,在α-BiPd的多晶环中存在非常不寻常的磁通量半整数量子化,这构成了自旋-三重态配对的确凿证据。这一新发现描绘了一个充满希望和鼓舞人心的未来,因为更多的材料将从低对称性的材料中涌现出来。丰富的材料组合可以加速容错量子计算机的发展,在更远的未来,将迎来可以惠及普通民众的通用量子计算。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0YDi5WP4GT 寻找自旋三重态配对和拓扑超导材料的质数类别是没有反转对称性的超导体,研究预测宇称对称性的破缺,将导致自旋三重态和自旋单重态配对态的混合。然而,在任何材料中配对混合的实验确认依旧难以捉摸。研究进行了一个相敏实验来研究非中心对称超导体的配对态。在α-BiPd介观多晶中观察到的Little-Parks效应,α-BiPd环揭示了半整数磁通量子化的存在,这为自旋-三重态配对态的存在提供了决定性证据。 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3 天前
    最后回复 摒晴 3 天前
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  • 前途无量的量子计算如何影响安全
    http://i1.go2yd.com/image.php?url=0YH1dpPQ8C 虽然彻底改革安全协议为量子计算做准备可能还为时过早,另外目前还没有后量子(post-quantum)加密标准。 后量子密码是能够抵抗量子计算机对现有密码算法攻击的 新一代密码算法。所谓“后”,是因为量子计算机的出现,现有的绝大多数公钥密码算法(RSA、Diffie-Hellman、椭圆曲线等)能被足够大和稳定的量子计算机攻破,所以可以抵抗这种攻击的密码算法可以在量子计算和其之后时代存活下来,所以被称为“后量子密码”或“抗量子密码”。实现后量子密码算法主要有 4 种途径 : 1、基于哈希 (Hash-based):最早出现于 1979 年,主要用于构造数字签名。代表算法:Merkle 哈希树签名、XMSS、Lamport 签名等。 2、基于编码 (Code-based):最早出现于 1978 年,主要用于构造加密算法。代表算法:McEliece。 3、基于多变量 (Multivariate-based):最早出现于 1988 年,主要用于构造数字签名、加密、密钥交换等。代表方法/算法:HFE (Hidden Field Equations)、Rainbow (Unbalanced Oil and Vinegar (UOV) 方法)、HFEv- 等。 4、基于格(Lattice-based):最早出现于 1996 年,主要用于构造加密、数字签名、密钥交换,以及众多高级密码学应用,如:属性加密 (Attribute-based encryption)、陷门函数 (Trapdoor functions)、伪随机函数 (Pseudorandom functions)、同态加密 (Homomorphic Encryption) 等。代表算法:NTRU 系列、NewHope (Google 测试过的)、一系列同态加密算法 (BGV、GSW、FV 等)。 如果你在过去几年里一直在跟踪量子加密安全技术趋势,你肯定听说过“量子计算”这个词,许多人将其称为计算技术的下一个前沿发展趋势。从理论上讲,计算机有可能超越当今最快的超级计算机的能力,从而导致许多新的初创公司将精力集中在量子计算领域。 但量子计算在当前状态下的实践性如何?其中有多少是炒作成分?量子技术的发展对安防行业意味着什么?为了回答这些问题,我们需要简要了解一下量子计算机的全部内容。 传统计算机,包括你最有可能用来阅读本文的计算机,是由硅芯片上的数百万(甚至数十亿)个微型晶体管构成的。这些计算机使用二进制数字或“位”来存储和处理数据,这些数字或“位”表示可以具有恰好一个值(0 和 1)的逻辑状态。这意味着每条数据都可以再现为完全相同的结果,这只是一个开关晶体管的问题。量子计算机依赖的不是位,而是量子位,这是用于量子信息的基本单位。 量子力学中存在某些在非量子世界中没有真正等效的属性,例如叠加,它基本上是指一个量子系统存在于不止一种状态。以电子为例,它可能是向上旋转,也可能是向下旋转,这种特性只有在我们测量电子时才能确定,这意味着它同时处于两种状态,或处于叠加状态。 与传统计算机必须依次分析 1 和 0 不同,叠加的特性允许一个量子位同时表示 1 和 0,从而使数据的分析和计算速度大大加快。一个很好的类比是一个人试图打开密码锁。传统计算机类似于有能力测试一个接一个位置的人,换句话说,它是如何完成的。虽然这最终可以实现,但要解锁密码锁需要很长时间。另一方面,量子计算机可以比作一个人,他可以奇迹般地同时测试所有可能的位置,因此能够在短时间内打开锁。 关于量子计算机,需要了解的一件重要的事情是,它们并不是为了在我们生活的各个方面取代传统计算机而设计的。量子计算机的优势在于其执行复杂模拟和处理非线性系统的能力,如天气和气候模式、仿生设备设计或寻找质数。 另一方面,在提供具体结果和解决实际问题方面,传统的超级计算机仍将占上风。换句话说,量子计算机并不是推动我们进入下一次计算进化的助推器;最有可能的情况是,我们依旧会同时使用传统计算机和量子计算机。 量子计算及其对安全的影响 那么,量子计算和安全有什么关系呢?在目前的状态下,还没有多少进展:今天的量子计算机本质上是科技公司和研究人员试验算法和软件以确定哪些算法和软件有效的试验台。在供应商向公众提供量子计算访问之前,还有很多工作要做。当那一天到来时,几乎可以肯定的是,量子计算机将由供应商托管,并安置在具有极其严格安全协议的专门数据中心。 最有可能的情况是,量子计算机将成为民族国家攻击者使用的工具,而不是普通的地下网络犯罪分子。算法也有可能成为有价值的资源,可能成为间谍或破坏活动的目标。 从更直接的安全影响来看,量子计算最重要的影响可能是它对密码学的影响。与传统计算机不同,传统计算机依赖伪随机随机生成器进行密码学(它们无法自行生成真正的随机数);量子计算机,就其本质而言,具有真正的随机数生成器,这使得它们非常适合加密。不幸的是,量子计算机的强度也会使其成为攻击者手中的危险工具。 从理论上讲,今天的计算机可以破解加密密钥。然而,这样做需要大量的时间和资源。另一方面,回到密码锁的比喻,量子计算机可以同时通过不同的密码组合,使得当前的加密方法——例如高级加密标准 (AES),变得微不足道。 其中一个可能受到量子计算技术严重影响的系统是公钥基础设施,这是一套标准、协议和技术(包括数字证书和代码签名),确保在互联网和云上传递的数据的完整性。公钥基础设施的优势在于其加密过程,它允许在不安全的网络上进行安全通信。虽然使用我们目前的计算技术几乎不可能破解这些过程,但量子计算机可以将破解公钥密码术所需的时间从数年缩短到数小时。 这个问题的一个潜在解决方案可能是制作更长的密钥。然而,这种方法在延迟方面有其自身的一系列挑战:较长的密钥将需要更多的资源来接收和解密数据,甚至可能不适合在许多现代电子产品中使用的微型嵌入式芯片。在这种情况下,想要检索只有几个字节大小的有效载荷的用户可能需要下载一个大几个字节的加密包,例如,一个包含200字节文件的4MB数据包。 虽然这看起来没什么大不了的,但它可能会对现实生活中的使用产生重大影响,尤其是在涉及某些技术的实时数据传输时,例如车辆、飞机、手术机器人和任何需要快速和持续通信,例如,使用很长的密钥,飞机中的涡轮机可能需要 10 秒来解密来自飞行员的命令。 幸运的是,研究人员和政府组织已经开始开发可以在后量子世界中运行的公钥算法。美国国家标准与技术研究院 (NIST) 于 2015 年发现了加密问题,并于 2017 年启动了后量子加密已经。 为后量子时代做好准备 仅在过去的五年里,量子计算就取得了巨大的发展。虽然从商业和公共用途的角度来看,我们似乎离实际可行性还很远,但它可能会在未来10年左右发生。 许多当前的系统和技术都有很长的生命周期,例如,根证书的生命周期为 25 年并不少见。由于量子计算机有可能在大约 10 年内投入商业使用,这意味着没有适当协议的旧证书将非常脆弱,以防止基于量子的攻击。 参考及来源:https://www.trendmicro.com/en_us/research/21/j/how-quantum-computers-can-impact-security.html 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3 天前
    最后回复 鄂书仪 3 天前
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  • 增加存储器!欧洲科学家提出新型量子计算架构
    http://i1.go2yd.com/image.php?url=0YCRoqQYqs 研究人员提出的量子计算机架构。图片来源:Gouzien 和 Sangouard。 量子计算是基于量子调控技术进行信息处理的新型计算方式,在计算速度与数据处理规模上大大超越了经典计算机。过去十年,全世界物理学家一直在努力开发该系统,并评估其潜力。 量子计算机使用量子比特,而不是二进制(即1或0)的经典比特来编码信息。量子比特基于量子力学原理,可以存在于一个以上的状态(即同时为1或0)。 迄今为止开发的大多数量子计算系统包括一系列集成在二维芯片上的量子比特,它们可以直接进行计算。另一方面,遵循冯诺依曼架构的经典计算机是由一个处理信息的处理器和一个存储信息的存储器组成。 近日,巴黎萨克雷大学、法国国家科学研究中心、法国原子能和替代能源委员会的研究人员近期进行了一项研究,评估具有类似于传统计算机结构的量子计算机的性能,表明将量子信息存储单元纳入量子计算系统可以创造出处理器中包含的量子比特明显减少的设备,该成果发表在《物理评论快报》上。 研究人员lie Gouzien表示,"通常考虑的量子计算机架构包括将所有的量子比特铺设在一个二维芯片上,并直接在这些量子比特上运行计算。"在我们的工作中,我们想挑战这种将所有的量子比特放在一个处理器上的想法,并研究了另一种架构,更接近于经典计算机的架构,即一个小型处理器与一个存储器相耦合。" 为了有效地将他们的架构与现有的量子计算系统进行比较,Gouzien和他的同事决定评估他们运行特定算法的能力。更具体地说,他们评估了他们的架构运行这种算法所需的资源,包括纠错的资源。 "我们详细地将算法分解为基本门,使其适合所调查的架构,"Gouzien说。"我们还考虑到了纠错消耗的资源。然后我们把这两部分放在一起,评估运行因式分解算法所需的物理资源。" 研究人员表明,使用一个由13436个物理量子比特组成的处理器,结合一个可以存储2800万个空间模式(spatial modes)和45个时间模式(temporal modes)的存储器,一个2048位的RSA整数可以在177天内用3D颜色代码分解。他们还建议每秒插入存储量子位的额外纠错步骤,这只会将运行时间增加约 23%。该团队发现,他们还可以通过增加处理单元中的量子比特数量来缩短运行时间和存储时间。 总体而言,Gouzien 和他的同事发现,添加内存组件可以显着减少量子计算系统处理器内的量子比特数量。在他们的论文中,该团队建议他们的架构可以通过在由超导量子比特组成的处理器和多路复用存储器之间放置一个微波接口来实现。 "当然,设计一个高效的量子存储器并不是一件容易的事,但它已经是一个研究领域,而且它是一个比将数百万个量子比特装入稀释制冷机更明显的挑战,"Gouzien说。"我们希望我们的文章能够刺激对量子存储器的研究,并将其导向计算的用途。" 参考资料:https://phys.org/news/2021-10-potential-quantum-comprised-small-processor.html 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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  • 第二届“先导杯”计算应用大奖赛收官:51支战队参加决赛,涉及智能交通检测、量子计算等7个赛道
    http://i1.go2yd.com/image.php?url=0YA7yCj4ne 蓝鲸TMT频道10月16日讯,第二届“先导杯”计算应用大奖赛收官,据介绍,自4月15日开赛以来,国内外共计1500余选手、1000余战队积极参与比赛,涵盖北京大学、清华大学、慕尼黑大学等国内外知名学府,浦发银行、滴滴、小米科技等企业。最终,51支战队会师决赛,在智能交通检测、量子计算、开放应用赛道等7大赛道展开最后角逐,共同瓜分300万大奖。 据悉,首届“先导杯”计算应用大奖赛于2020年3月底至2020年8月举办,全国共有200多所重点高校、科研机构、知名企业的600多名选手、近500支战队积极参与到比赛进程中,共产出近百份创新应用的移植、优化成果,涉及二十几个领域的交叉应用,为我国计算软件应用生态建设起到了添砖加瓦的作用。 第二届“先导杯”以“纵横驰骋 ‘码’上争锋”为主题,于2021年4月15日正式开赛,面向全社会的科技从业者和爱好者招募,旨在突破计算机软件环境与学科应用等方面的瓶颈,充分发挥比赛对于科学发现、科技创新的驱动力,以及培育高水平技术交叉型人才。 据了解,本届比赛主办单位为曙光信息产业股份有限公司与北京百度网讯科技有限公司,由中科曙光、百度等科技企业及郑州大学等高校科研院所联手,为大赛提供业界领先的计算算力平台和应用实践平台。 据介绍,大赛每个赛道设一、二、三等奖共计6个名额的奖项,依据选手线上成绩+线下答辩的综合得分进行排名。经过比拼与答辩评审,最终,“香蕉牛奶”战队继续揽获CP2K赛道、tracer2d赛道的一等奖及SpMV赛道、特征值求解赛道的二等奖,成为最大奖金获得者;作为本届报名人数最多、成果产出最多、奖金比例最高、竞争最为激烈的智能交通检测赛道,来自天津天瞳威势电子科技有限公司的“Seigato”战队,夺得金奖。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0YA7yCXBLE 中国工程院院士、大赛咨询委员会副主席孙凝晖表示,计算应用是一个“老大难”问题,通过这些年的努力,我国在传统计算应用领域提升巨大。这次大奖赛除了传统的计算应用,更涌现出人工智能、大数据等新的领域,切实推动一批基础软件及重要应用领域的突破和创新,极大地促进计算应用发展。 此次比赛共计产出400余份创新应用的移植、优化成果,涉及生命科学、材料模拟、计算化学、物理、天文、气象、海洋、石油、地质等20多个领域的交叉应用。 据悉,“Seigato”战队结合一站式AI开发平台,分别在自动驾驶、智能导航和城市道路环境变化监测方面提供了解决思路及方案,对于实时地图导航场景下,不同种类的交通检测的实时提醒、规范车主驾驶行为、保障用户出行等方面发挥了重要作用。而来自中科院软件所的“ISCAS-SC”战队,其提交的应用项目,通过高准确的对流的数值模拟算法,对水汽运动进行特殊传输模拟,为数值天气预报以及雾霾预警提供算法及应用支持。 中科曙光高级副总裁任京暘总结道:“目前我国计算硬件设施上已达到了世界领先水平,但计算软件生态、软件人才及应用领域还存在短板,这需要产学研各界共同努力把产业应用短板补齐,这也是我们举办‘先导杯’大赛的初衷。” 据了解,第三届“先导杯”计算应用大赛已进入赛题筹备环节。 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2021-10-17
    最后回复 私凋 2021-10-17 23:28
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  • 量子计算机的硬件组成和经典计算机有什么区别?
    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。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y7FX5O6vO 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>。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y7FX5CxWW 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。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y7FX5Ip7M 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。 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2021-10-17
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  • 听说,人可以通过光实现瞬间穿梭,不信去看看 量子计算,是科学
    时间可以逆转,科学家,用生物钟,放在太空中做过实验,光阴可以随着速度改变,呵呵人人可以更上一层楼了。 原文章作者:敏锐小鱼Yu,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2021-10-16
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  • 华映资本章高男:量子计算不是噱头,发展速度已超摩尔定律|REAL大会
    记者 | 彭新 编辑 | 10月13日,在界面新闻主办的首届REAL科技大会上,华映资本主管合伙人章高男在演讲中指出,量子计算并不是噱头,而是一个确定趋势,是正在发生的未来。 “量子计算不但要搞,而且要大力的去搞。”章高男认为,量子计算虽然目前正处于早期、不确定阶段,但他是一种颠覆性地技术,从发展进程而言,已经经过了从0到1的初期,进入快速发展阶段。就速度而言,量子计算的发展速度已经超过摩尔定律。 同时,量子计算还具备国防安全意义,“如果你做了我没有做到,或者说你的量子计算能力比我要高很多很多,那么就可能出现量子霸权,这将对我们国家安全、金融体系、网络安全产生巨大的冲击和风险。作为一个大国来讲,量子计算没有选择,我们不能落后。”章高男表示。 在经典计算中,信息以比特(bit)形式存储,每个比特在特定时刻只有0或1一个状态。而量子计算中,信息以量子比特(qubit)存储,量子比特是0和1的叠加态,既可以是0,也可以是1,使得一个量子比特可以完成两个比特才能完成的并行运算。当系统中有N个量子比特时,其所能包含的信息将呈指数级增长。因此,借助量子力学,打造量子计算机成为可能。 章高男引用波士顿咨询(BCG)发布的量子计算行业调研报告表示,参考目前的消费电子市场规模,保守估计(不考虑量子纠错算法的进展),量子计算应用市场规模2035年将达 20亿美元,之后暴涨,2050年飙至2600多亿美元;乐观估计(考虑量子纠错算法的进展),2035年将达600亿美元,2050年将飙至2950亿美元。 据章高男介绍,就发展阶段而言,量子计算经历克“四历程二阶段”。即启蒙期、算法突破期、工程探索期和爆发期,期间途径科学家理论探索和商业公司工程实现,逐步走出象牙塔,得到产业应用。在技术路线上,量子计算存在超导、半导体量子点、离子阱、光学、量子拓扑等方向。 从生态而言,量子计算软件生态相对成熟,各类开发工具、量子模拟器、云计算平台都比较齐全,阿里巴巴、华为等巨头都在尝试。 在应用上,章高男指出,量子计算应用场景分两大类: 第一类是量子模拟,即在药物研究、 材料科学、量子化学等领域需通过计算机来模拟量子系统,若用经典计算机,则需耗费巨量计算资源,而运用量子计算机做量子模拟则最接近自然的状态。 第二类是量子计算加速及优化,即我们日常所见技术公司的计算加速及优化,包括AI机器学习的加速,大数据处理及优化等,目前在金融领域、航空、交通领域探索较多。 据章高男介绍,量子计算的具体应用涵盖人工智能、生物医药、化工工业、金融分析等。 对于目前资本对量子计算的投入,章高男分析发现,量子计算逐渐成为投资人关注的领域。从时间来看,2018年后资本投入明显加快,2021年将剧增。从中外投资主体而言,美国风险投资和企业自投最多,在国内,政府的支持力度最大。 章高男判断,量子通用计算,特别是硬件突破是下一步发展重点。“国外的投入量子计算的企业把它剥开来看,对硬件的投入是极大的。”章高男发现,中国企业更多投资的是量子计算算法、软件等领域,在产业投资中,仍处于边缘。他表示,中国在量子计算硬件领域的发展落后国外3-4年。 最后,章高男总结称,量子科技是事关国家安全和社会经济,也是高质量发展的战略性领域。作为下一代信息技术的制高点和面向未来的卡位技术,大国无法掉队。 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2021-10-16
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  • 第二届“先导杯”计算应用大奖赛收官:51支战队参加决赛,涉及智能交通检测、量子计算等7个赛道
    蓝鲸TMT频道10月16日讯,第二届“先导杯”计算应用大奖赛收官,据介绍,自4月15日开赛以来,国内外共计1500余选手、1000余战队积极参与比赛,涵盖北京大学、清华大学、慕尼黑大学等国内外知名学府,浦发银行、滴滴、小米科技等企业。最终,51支战队会师决赛,在智能交通检测、量子计算、开放应用赛道等7大赛道展开最后角逐,共同瓜分300万大奖。 据悉,首届“先导杯”计算应用大奖赛于2020年3月底至2020年8月举办,全国共有200多所重点高校、科研机构、知名企业的600多名选手、近500支战队积极参与到比赛进程中,共产出近百份创新应用的移植、优化成果,涉及二十几个领域的交叉应用,为我国计算软件应用生态建设起到了添砖加瓦的作用。 第二届“先导杯”以“纵横驰骋 ‘码’上争锋”为主题,于2021年4月15日正式开赛,面向全社会的科技从业者和爱好者招募,旨在突破计算机软件环境与学科应用等方面的瓶颈,充分发挥比赛对于科学发现、科技创新的驱动力,以及培育高水平技术交叉型人才。 据了解,本届比赛主办单位为曙光信息产业股份有限公司与北京百度网讯科技有限公司,由中科曙光、百度等科技企业及郑州大学等高校科研院所联手,为大赛提供业界领先的计算算力平台和应用实践平台。 据介绍,大赛每个赛道设一、二、三等奖共计6个名额的奖项,依据选手线上成绩+线下答辩的综合得分进行排名。经过比拼与答辩评审,最终,“香蕉牛奶”战队继续揽获CP2K赛道、tracer2d赛道的一等奖及SpMV赛道、特征值求解赛道的二等奖,成为最大奖金获得者;作为本届报名人数最多、成果产出最多、奖金比例最高、竞争最为激烈的智能交通检测赛道,来自天津天瞳威势电子科技有限公司的“Seigato”战队,夺得金奖。 中国工程院院士、大赛咨询委员会副主席孙凝晖表示,计算应用是一个“老大难”问题,通过这些年的努力,我国在传统计算应用领域提升巨大。这次大奖赛除了传统的计算应用,更涌现出人工智能、大数据等新的领域,切实推动一批基础软件及重要应用领域的突破和创新,极大地促进计算应用发展。 此次比赛共计产出400余份创新应用的移植、优化成果,涉及生命科学、材料模拟、计算化学、物理、天文、气象、海洋、石油、地质等20多个领域的交叉应用。 据悉,“Seigato”战队结合一站式AI开发平台,分别在自动驾驶、智能导航和城市道路环境变化监测方面提供了解决思路及方案,对于实时地图导航场景下,不同种类的交通检测的实时提醒、规范车主驾驶行为、保障用户出行等方面发挥了重要作用。而来自中科院软件所的“ISCAS-SC”战队,其提交的应用项目,通过高准确的对流的数值模拟算法,对水汽运动进行特殊传输模拟,为数值天气预报以及雾霾预警提供算法及应用支持。 中科曙光高级副总裁任京暘总结道:“目前我国计算硬件设施上已达到了世界领先水平,但计算软件生态、软件人才及应用领域还存在短板,这需要产学研各界共同努力把产业应用短板补齐,这也是我们举办‘先导杯’大赛的初衷。” 据了解,第三届“先导杯”计算应用大赛已进入赛题筹备环节。 本文源自蓝鲸财经 原文章作者:金融界,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2021-10-16
    最后回复 衮代 2021-10-16 13:35
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  • 华映资本章高男:今年拿出一亿元在量子计算领域布局|REAL大会
    记者 | 彭新 编辑 | 在10月13日举行的界面新闻首届REAL科技大会上,华映资本主管合伙人章高男应邀作了《量子计算-未来已来》的主题演讲,在演讲开始前,章高男接受了界面新闻的独家专访。 在半个小时的采访中,他特别强调虽然量子计算已经是一个确定的趋势,从算力上而言,它是关系到未来的下一个颠覆性技术。从发展速度上,量子计算的相关技术不断快速突破,迭代向产业化逼近。他判断,全球在量子计算领域还处于早期发展阶段,在中国,尤其还需要关注核心的量子计算机及周边的硬件。在采访中,他还谈及了在量子计算领域VC的角色以及人才的问题。 当经典电子芯片的加工精度逐渐逼近原子尺度时,人类在单位面积上集成更多的晶体管已经力不从心。而算力的需求已经远超摩尔定律18个月翻一倍的供给量,在此背景下,需要新的计算体系和架构来突破算力瓶颈,作为关注算力底层赛道领域的投资人,量子计算进入了章高男的视野。 “投资底层算力,是我们长期不变的逻辑,”章高男说,“这其中有成熟的、有相对寂静的,那么还有没有更前沿的?”随着量子计算的讨论和技术突破逐渐增多,经过了解后,他认为,量子计算相对于经典计算的颠覆性技术。 “首先量子计算不是一个改良式的技术,是一个全新的颠覆式的技术,我们已经有大量的量子算法,从理论上来证明量子计算在理论上相对传统的算力有一个碾压式的优势有一个数量级的提升,这是一个巨大的优势。第二,这么好的理论上的优势能不能实现,量子计算已经走过了硬件的0-1的探索阶段,我们已经从两个比特的量子计算机到今天24、32,到现在的64比特。”章高男说。 他提及,当前正处于量子计算发展的爆发期,主要特征为量子计算机硬件快速叠代升级,量子AI算法快速突破,算法与硬件紧密结合,商用场景初步尝试,由此来看,量子时代目前已初露峥嵘。 其中,量子计算结合人工智能,成为章高男最看好的量子计算应用方向,“量子计算进入AI是量子计算的核心突破,为量子计算在各个领域的应用提供了底层技术支撑。”他说,“量子计算可以把原本计算复杂度为NP或更高的问题转化为多项式复杂度,实现平方甚至指数级的加速,目前在主元素分析(PCA)、支持向量机(SVM), 生成对抗网络(GAN)都有了量子算法的理论加速版本 。” 很多人会问量子计算机什么时候取代经典计算机,即“量子优越性”。但章高男强调,目前量子计算机依旧极为昂贵,从造价而言,一台IBM量子计算机就达到超过1.5亿美元,以此来看,量子计算机的算力成本极为昂贵,短期内两者没有可比性。 谈及量子计算人才的培养,他表示,量子力学作为一个交叉学科,涉及到材料、电子、理论物理等知识,相关人才稀缺。甚至就客观环境而言,国外的研究环境、设备等可能更加优越。 目前来看,全球的量子计算机开发越来越活跃。2019年,美国谷歌宣布利用最尖端的超级计算机约3分钟就解开了原来要花1万年才能解开的问题。虽然尚在开发过程中,还不能支持广泛领域的计算,但未来有望实现划时代的材料和新药研发等。也有观点认为3至5年后会量子计算将部分实用化。 研究机构The Quantum Insider数据显示,今年上半年,全球量子领域投资总额已经超过了2020年全年,达到13亿美元。2020年全球量子投资总额首次突破了10亿美元,相当于此前四年的总和。根据The Quantum Insider的数据,近年来,全球量子技术的投资多达三分之二都集中于量子计算领域,其中包括量子计算硬件、软件或全栈公司,而来自量子安全、量子传感和成像等领域的公司获得投资较少。章高男透露,作为早期投资机构,华映资本今年已经决定拿出一亿元在量子计算领域布局。 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2021-10-16
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  • 华映资本章高男:量子计算不是改良技术,而是颠覆性技术
    10月13日,在界面新闻主办的首届REAL科技大会上,华映资本主管合伙人章高男在谈及量子计算时表示量子计算并不是噱头,而是一个确定趋势,是正在发生的未来。 原文章作者:界面快讯,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2021-10-16
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  • 华映资本章高男:国内量子计算硬件发展落后国外3-4年
    10月13日,在界面新闻主办的首届REAL科技大会上,华映资本主管合伙人章高男表示,量子计算软件生态相对成熟,但国内开发重点集中于软件生态,硬件投入相对较少,量子计算硬件发展落后国外3-4年。 原文章作者:界面快讯,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2021-10-16
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  • 量子计算取得两大突破,将实现一些“不可能”
    对于许多行业来说,量子计算正越来越接近于实现其作为革命性技术的潜力。半月前,有两家公司的声明让我们看到,钢铁制造和金融这两个截然不同的行业或许即将能用量子计算机做一些直到现在还不可能实现的事情。 总部位于英国的剑桥量子计算公司(Cambridge Quantum Computing)最近同意与工业巨头霍尼韦尔(Honeywell)的量子计算部门合并,分拆为一家新的上市公司。该公司称,通过与世界领先的钢铁生产商日本新日铁(Nippon Steel Corporation)合作,它们成功模拟了两种不同构型铁晶体的行为。 这种化学模拟十分复杂,传统计算机无法准确实现。因此,新日铁和剑桥量子计算通过互联网访问了IBM量子计算机,利用剑桥量子计算公司开发的专门算法运行了上述模拟。 参与研究的科学家们表示,该技术最终或许可以创造新型钢铁,还有助于解释地球固体铁核中金属可以承受极端高温高压的原理。 同一时期,来自高盛(Goldman Sachs)、IonQ(一家量子计算机制造公司)和QC Ware(一家专注于量子计算算法的初创公司)的研究人员称,他们已经证明,一种支撑金融风险定价的基础数学技术在量子计算机上比在传统计算机上运行得更好也更快。 蒙特卡罗模拟和铁晶体模拟 研究人员此前就已提出理论,认为这种被称为蒙特卡罗模拟的数学方法应该存在“量子优势”。但这是科学家首次在真正的量子计算硬件上使用专门的量子算法,证明了这种优势的存在。 高盛量子研究主管威尔·曾表示,上述实验表明,如果拥有足够强大的量子计算机,金融风险定价可以得到极大优化。 不过,他提醒道,现有的量子计算机还不足以运行大型蒙特卡罗模拟;投行如果需要更好地为复杂的衍生品合约定价,或为资产组合计算隔夜风险价值,则需要运行大型蒙特卡罗模拟,高盛希望量子计算机最终能在这两个领域充分发挥优势。 目前,高盛使用的是传统计算技术为衍生品定价,根据金融工具的复杂程度,计算时间从一秒钟到几分钟不等。但结果可能没有量子计算机那么精确。而且,曾指出,在处理高杠杆的金融产品时,哪怕风险定价只改进了一点点,盈利能力也能出现巨大差异。 对资产组合进行风险评估时,关键在于准确性和计算的时间成本,这种计算十分复杂,需要一个超级计算集群成夜运转。如果计算结果更准确,高盛就可以减少为防范投资组合价值突然下跌而储备的资本。而一台功能强大的量子计算机也许在几分钟内就能得出更准确的答案。 高盛、IonQ和QC Ware进行的小型实验只涉及4个量子处理单元,即4个量子位元,能够执行约100次逻辑操作。曾说,高盛估计,要想在单一复杂衍生品合约的定价上超越传统计算机,需要一台拥有约8000个量子位元、能够执行约5400万次操作的量子计算机。 尽管如此,这项研究依旧意义重大,因为蒙特卡罗模拟可以解决的问题千千万万,无论是确定价格变化的潜在影响,还是创建更有弹性的供应链。该技术对机器学习应用程序也具有重要意义。比如,使用蒙特卡罗模拟进行结果预测时,如存在大量不同可能出现的结果,该模拟可以建立全部可能场景的概率分布图。 为了模拟铁晶体,剑桥量子计算公司和新日铁的科学家使用的是IBM拥有7个量子位元的量子处理器。同样,研究人员也注意到,想要更精确地模拟铁晶体的能态,需要比现有量子计算机更强大、更不容易出错的量子设备。 关于上述两个实验的论文都发表于非同行评议的研究资源库arxiv.org上。点击相关链接即可阅读。 量子处理能力 理论上,量子计算机的处理能力要比传统计算机强得多,因为它们可以利用量子力学的现象进行计算。在传统计算机中,信息以二进制格式存储,称为一个比特,可以是0,也可以是1。在量子计算机中,量子位元可以以一种“叠加”的状态存在,在这种状态下,它们可以同时表示0和1。传统计算机中,每个比特都是相互独立的。在量子计算机中,一种被称为纠缠的特性使得量子位元可以相互影响,理论上加速了计算时间。 这两篇研究论文中使用的量子计算机运用了不同的方法来产生量子效应。IBM的机器使用了由铌和铝等超导材料制成的量子位元,将其固定在硅芯片上,并冷却到极低的温度。IonQ处理器使用强大的激光捕获来自稀土金属镱的离子,并利用这些离子形成量子位元。 现有量子位元的一个主要问题是,它们只能在相对较短的时间内保持量子态,超导量子位元为120微秒(微秒为百万分之一秒),而捕获离子的维持时间为10分钟。当量子位元脱离量子态时,就会产生错误,必须通过使用更多的量子位元或软件算法来纠正这些错误。 这两个实验都用了一些算法来“减少错误”,以改善运算结果。两个实验使用的系统中,都是部分计算在传统半导体计算机芯片上运行,部分在量子处理器上运行。(财富中文网) 译者:Agatha https://p26.toutiaoimg.com/large/pgc-image/S5NLst8AEdBIdi 原文章作者:财富中文网,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2021-10-16
    最后回复 朦邵 2021-10-16 10:04
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  • 拓扑量子计算的各种平台及最新进展
    http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y5o4Ze2is 拓扑量子计算是目前量子计算备受关注的前沿研究领域。然而,今年Nature杂志将一篇2018年关于实验发现的文章撤稿,不仅引发了学术流程上的讨论,也为拓扑量子计算蒙上了一层阴影,因为找到马约拉纳零能模被认为是实现一种拓扑量子计算方案的重要里程碑。但是,马约拉纳零能模,这一全新的物理现象,有坚实的理论基础, 可以出现在很多不同的量子器件中。当然实现制备这些合格的量子器件,需要高纯度高精度的材料,需要积累大量的量子调控经验,是非常具有挑战性的。一次试验的失败,并不说明这一研究方向没有前途。相反,这一领域有丰富的物理等待人们发现,依然是未来建造量子计算机的可行方案之一。实现马约拉纳零能模依然是一个重大的物理发现,物理学家仍在为之努力。这是一个振奋人心的研究方向。而我国在这一领域处于国际先列。在近日举行的拓扑量子计算进展研讨会上,与会学者对实现拓扑超导及拓扑量子计算的几类主要方案及平台进行了介绍和讨论,本文总结了这些新进展。 撰文 | 刘东(清华大学)、刘鑫(华中科技大学) 编辑 | 张富春、张龙(中国科学院大学) 2021年9月22日,拓扑量子计算进展研讨会在北京举行。这次研讨会由中国科学院大学卡弗里理论科学研究所组织,由卡弗里所与中国科学院物理研究所共同举办。拓扑量子计算是利用拓扑材料中具有非阿贝尔统计的准粒子构筑量子比特、执行量子计算的研究方案。由于材料的拓扑稳定性,拓扑量子计算有望解决量子比特退相干与容错量子计算的关键问题,是量子计算的前沿研究领域。来自国内高校与研究所的专家分别介绍了实现拓扑超导及拓扑量子计算的几类主要方案,包括超导/半导体纳米线、拓扑超导涡旋态、单层/界面和异质结拓扑超导、基于二维电子气的拓扑量子计算等重要研究进展,并就拓扑量子计算领域的关键科学问题与未来发展方向进行了深入研讨。与会专家一致认为,尽管围绕纳米线的研究遇到一定波折,但作为整个领域,拓扑量子计算仍极具生命力与希望,并在不同方面都取得了实质性的进展。 超导/半导体纳米线 超导/半导体纳米线是实现马约拉纳零能模和拓扑量子计算的一个主流方案,在国际上广受关注,并被微软公司采纳为主要支持方向。该方案的材料生长制备和器件加工技术相对成熟,并已经有明确、可行的理论路线图来实现非阿贝尔任意子编织和拓扑量子计算。虽然国内在纳米线方案方面起步较晚,但是近期在该方案的探索和实施中取得了一系列突破性进展。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y5o4ZHgMG 图1:超导/半导体纳米线为国际上实现拓扑量子计算的主要方案,其瓶颈是其对纳米线质量的极高要求。中科院半导体所赵建华课题组最近取得重要进展,已生长出质量为目前国际上最好的纳米线,有望突破瓶颈。图为利用分子束低温原位外延制备的InAs/Al纳米线的微结构。(a):纳米线低倍透射电子显微镜图;(b,c):不同晶带轴纳米线的高分辨透射电子显微镜图,显示异质结界面已经达到原子级平整。 在材料生长和制备方面,中国科学院半导体研究所赵建华课题组利用分子束外延技术制备出高质量纯相InAs、InSb和InAsSb半导体纳米线,在此基础上实现了超导体在纳米线上的低温原位外延生长,异质结界面达到原子级平整。他们与清华大学合作,通过低温输运测量,观测到硬超导能隙、双电子到单电子的转变、准量子化的电导平台,以及理论预言的零偏压电导谷向电导峰的转变等现象,标志着样品质量已处于世界一流水平。纳米线马约拉纳体系的理论提出者之一,美国马里兰大学Das Sarma对该系列成果给予了充分肯定。 清华大学何珂-薛其坤课题组利用选区外延生长方法制备出了新的半导体纳米线体系:在CdTe衬底上外延生长的Pb-PbTe纳米线,可以有效地降低杂质对拓扑量子器件的影响以及衬底晶格失配,并制备出了可扩展的纳米线网络结构,为进一步实现多马约拉纳量子器件奠定了基础。 在拓扑量子器件的制备和输运测量方面,中科院物理所沈洁和代尔夫特理工大学(TU Delft)的Kouwenhoven等在量子器件——“马约拉纳岛”中绘制出完整的电子奇偶性(宇称)相图,并给出了库伦振荡幅值和峰值关联的明确信息,为未来构筑拓扑量子比特提供了调控基础。 清华大学刘东课题组理论上提出了一种实验探测手段,利用耗散电极引入的电子和环境玻色子的相互作用重整化效应,使得马约拉纳输运信号和其它平凡输运信号产生完全不同的标度行为和温度电压依赖关系,从而有望解决纳米线体系中的“马约拉纳态-安德烈夫态”的竞争与争论。这些重要进展代表国内在纳米线拓扑量子计算研究领域已经接近世界一流水平。 拓扑超导涡旋态 超导涡旋态与拓扑能带结合实现马约拉纳零能模方案最早由美国的傅亮和Kane在2008年提出,开创了拓扑量子计算领域发展的新方向。我国最早开展这一方案的实验探索,也是世界范围内马约拉纳涡旋态研究的引领者。上海交通大学贾金锋团队最先在超导/拓扑绝缘体(NbSe2/Bi2Te3)中观测到超导近邻效应和马约拉纳涡旋态存在的实验证据,并且首次探测到马约拉纳零能模自旋极化的可靠信号。 近来,贾金锋课题组将马约拉纳涡旋态研究扩展到了超导/拓扑晶体绝缘体系统,并在本次会议上展示了利用分子束外延生长的Pb/SnTe异质结体系,进而观测到了奇异的超导涡旋态。理论预言该体系的超导涡旋中会存在4重马约拉纳零能模,是研究多个马约拉纳零能模相互作用的理想平台。同时,他们提出了用电场来驱动拓扑超导中的涡旋以实现马约拉纳涡旋态编织的方案。 清华大学王亚愚研究组实现了对基于Bi2Te3拓扑绝缘体薄膜的约瑟夫森结的微纳器件制备和原位栅极电压调控,并在新型本征反铁磁拓扑绝缘体MnBi2Te44中实现了轴子绝缘态及其与陈绝缘体态之间的量子相变。这些进展为构建基于量子反常霍尔效应的手性马约拉纳费米子态奠定了技术基础,并提供了新的材料体系。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y5o4ZdqVJ 图2:马约拉纳涡旋态系统示意图。拓扑超导涡旋中心的表面可以存在马约拉纳零能模,有望成为拓扑量子计算的砌块。超导涡旋的缠绕数是量子化的+1或-1,对此系统中的马约拉纳零能模有很好保护,较易在材料中实现。我国在马约拉纳涡旋态的研究在世界领先。主要研究内容已经从发现马约拉纳涡旋态转移到马约拉纳零能模的调控、编织,以进一步制备量子比特。 实现马约拉纳涡旋态的另一个系统是拓扑非平庸的铁基超导材料。它是目前唯一具备高超导温度、拓扑能带、大准粒子能隙、单一材料等实现纯净马约拉纳零能模条件的理想平台(铁马平台)。2020年发表在Nature Review Physics杂志“Year in Review”栏目的评论中写道:“铁基超导材料中分立的涡旋束缚态的发现是一个巨大成功。这些超导体或许正是要找的‘金发姑娘’般的材料,它们具有强超导配对并且没有任何其它致命问题……铁基超导体是拓扑超导体的主要候选者,有望证明其超导涡旋中的零能模就是人们一直寻找的马约拉纳准粒子。” 中科院物理所丁洪课题组和高鸿钧课题组合作,国际上最先在外加磁场的铁基超导体Fe(Te,Se)中观测到马约拉纳零能模的实验信号,并对此进行了系统探索。他们的研究,以及中国科学技术大学/复旦大学封东来课题组、南京大学闻海虎课题组的研究,共同引领了此系统在国际上的研究进展。值得指出的是,铁基超导的拓扑性质在理论上是由中科院物理所胡江平,以及方忠、戴希等提出的。 本次会议上丁洪介绍了他们在铁马平台上实现马约拉纳涡旋态宏观调控的最新实验进展,为未来实验观测非阿贝尔统计提供了新机遇。华中科技大学刘鑫课题组、国科大卡弗里所张富春课题组和清华大学刘东课题组合作提出编织马约拉纳涡旋态的理论方案,阐述了铁基超导纳米线系统和全包围超导/拓扑绝缘体纳米线系统具有在大范围参数空间的拓扑简并基态、量子态可有效操控和量子信息易于读取的性质,是探测非阿贝尔统计的理想候选平台,并给出了通过马约拉纳涡旋态实现拓扑量子计算的路线图。这些重要进展表明我国在基于马约拉纳涡旋态的拓扑量子计算研究领域继续保持国际领跑地位。 拓扑材料单层、界面与异质结体系 笼目结构材料是研究拓扑超导新的候选体系之一。具有二维笼目结构的材料能带中往往具有平带和类似于石墨烯的狄拉克型色散,因而能够诱导产生一系列关联拓扑物态。当这类材料进入超导态时,则有可能获得拓扑非平庸的超导态。中科大陈仙辉、王震宇课题组在准二维笼目超导CsV3Sb5的表面上观测到了一个具有较大空间尺度的零能电导峰,该零能峰的空间分布与传统的超导涡旋态不同,而与拓扑绝缘体/超导体异质结中马约拉纳零能模的特征一致,被认为来源于拓扑非平庸的狄拉克表面态,为马约拉纳零能模。 在上述拓扑超导体系之外,近期的理论与实验研究也将潜在的拓扑超导材料拓展到其它单层、界面和异质结体系。中科大张振宇课题组理论研究了几何相位与电子关联的协同对体系拓扑性和超导性的影响,并结合第一性原理计算,预言单原子层Pb3Bi合金是一种新型二维本征拓扑超导体系;中科大秦胜勇课题组实验上成功制备出元素配比可调的Pb1-xBix超导薄膜,其临界磁场随着铋含量的增加而增加,而超导转变温度呈现非线性变化。张振宇、崔萍课题组预言在STO衬底上的钴基材料CoX(X=As、Sb、Bi)是一类拓扑非平庸的高温超导体;中国科大曾长淦、秦胜勇课题组实验上已成功制备出CoSb和CoBi薄膜,其中CoSb的超导转变温度(约44K)超过麦克米兰极限,并在CoBi中观察到库伦阻塞和库伦能隙。 异质结方面,中科大封东来、复旦大学张童课题组成功生长出磁性-超导异质结MnTe/Bi2Te3/Fe(Se,Te),并在零场下观察到零偏压电导峰和能隙内的束缚态。该异质结存在强DM相互作用因而可产生非共线磁结构,可能是这些束缚态的来源。这些围绕(准)二维拓扑超导体的探索与重要进展将为马约拉纳零能模的探测与编织提供可能的更优平台。 二维电子气的拓扑量子计算 傅亮和Kane在理论上还提出了构筑在三维拓扑绝缘体表面的约瑟夫森三结器件以产生和调控马约拉纳零能模。中科院物理所吕力课题组在此方案上开展了长期的实验研究。他们在拓扑绝缘体与s波超导体的界面上率先观察到了支持类p波超导电性的零偏压电导峰,并制备成功了直流超导量子干涉器和射频超导量子干涉器,发现了该类器件中拓扑保护的能隙关闭。在此次会议上,吕力课题组报告了约瑟夫森三结这一拓扑量子电路的原型器件,观察到了作为4π周期能量-相位关系证据的线性能隙关闭,与该类约瑟夫森三结器件理论预期的马约拉纳相图一致。 在二维拓扑绝缘体边缘态和超导体界面实现马约拉纳零能模,是构筑拓扑量子计算平台的重要方案。其特殊优势在于,拓扑保护的本征一维通道将保证单对马约拉纳零能模的存在,以及相对容易利用半导体平面工艺扩展。实行该方案的主要挑战之一是制备高纯度的InAs/GaSb半导体材料并实现边缘态/超导体约瑟夫森结。北京大学杜瑞瑞课题组在该方向发表了一系列国际领先的工作。他们观察到InAs/GaAs的边缘态及其一系列的重要性质。近年来他们设计并生长了具有近室温能隙的InAs/GaInSb拓扑绝缘体,集中于深入研究材料的优化和异质结。最近该课题组已经实现高度透明的单晶铝/边缘态原位分子束外延生长,下阶段将进行直流或微波条件下的分数约瑟夫森效应实验。 在高质量二维电子体系中实现的分数量子霍尔效应中的准粒子具有任意子统计,其中偶数分母的分数量子霍尔态的准粒子可能具有非阿贝尔统计,可以作为拓扑保护的量子比特,是拓扑量子计算方案的另一重要候选材料。北京大学林熙课题组在局限的GaAs单层二维电子气中观测到了一系列平整度在万分之二以内的平台,并且在实验误差范围内确认平台是量子化的,分别对应3/2、10/7、16/13等非常规的分数量子化。南京大学王雷课题组在实验上制备出极高质量的石墨烯二维电子器件。在双层石墨烯上观测到了以偶数为分母的,包括-5/2、-3/2、-1/2、3/2、5/2和7/2等一系列分数量子霍尔态,为石墨烯材料体系在拓扑量子计算中的潜在应用建立了新的实验平台。 在拓扑量子计算方案的理论研究中,北京大学谢心澄课题组发现,在非马约拉纳(非电荷超导)的拓扑体系中,狄拉克费米子模等受拓扑保护的边缘态也可以展现出非阿贝尔编织特性,这是因为上述边缘态在编织过程中同样会积累一个受拓扑保护的几何相位。如果这个几何相位来源于电子自旋的Aharonov-Casher效应,则将提供一个基于自旋的新颖非阿贝尔编织方案。该方案可以在拓扑非平庸的自旋超导体(如具有交错势的铁磁石墨烯)中实现。自旋超导体的拓扑边缘态具有自旋的“1/2分数化”,是马约拉纳零模中“1/2电荷分数化”在自旋电子学中的呈现。 小 结 这次会议聚集了国内拓扑量子计算领域的主要力量,充分交流了近年来各种实验方案的最新进展,探讨了可能的新体系和新理论。大家一致认为,经过国家多年的持续支持,我国在拓扑量子计算研究方面已经取得一系列重要成果,整体处于国际先进行列,在一些方面处于国际领先。拓扑量子计算虽然存在巨大挑战,但潜力和希望同样巨大,相信在不远的将来一定会取得突破,使我国的拓扑量子计算研究处于国际领先地位。 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2021-10-13
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  • 当量子计算遇上超导:一场美丽的邂逅|返朴
    关注风云之声 提升思维层次 导读 什么是量子计算?量子计算能干什么?如何实现量子计算?如何用超导体来做量子计算机?我们距离通用量子计算机还有多远? 量子计算是一种全新的计算范式,有望为人类提供超乎想象的计算能力,从而为各个领域乃至我们日常生活带来极其深远的影响。随着一些科技企业巨头的加入,人们似乎能感觉到量子计算机已经距离我们不远了。本文试着回答如下几个问题:什么是量子计算?量子计算能干什么?如何实现量子计算?如何用超导体来做量子计算机?我们距离通用量子计算机还有多远?希望读者们读完之后,能够对量子计算有一个正确的认识,合理的期待! 1 我们的感官是牛顿力学的,我们的世界却是量子的 人类大约从6万年前开始认识这个世界:通过眼耳鼻舌身来感知,然后在大脑中建立模型,以便于我们能够适应这个复杂而险恶的星球,世世代代繁衍下来。 我们身体自然进化出来感官,比如眼睛、耳朵,都是感知宏观物体的,所以当三百多年前牛顿发现力学三定律和万有引力定律之后,人们变得雄心万丈,以为已经找到了撬动地球的那个支点。直到一百多年前物理大厦的两朵乌云出现,我们才终于慢慢意识到,现实世界底层其实是量子的。而量子现象是违反我们的常识的。 又经过了一百年,我们对量子操控和测量技术越来约娴熟,终于,科学家们发出了世纪之问:假如量子世界由我做主,我们能做哪些原本不可能的事情呢?——用量子来做计算,就是其中最大胆的一个想法之一。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0jzrkM7p 2 什么是量子计算? 我们现在使用的电脑、手机和平板等等,最底层的芯片都是由半导体晶体管组成的01电路上。在逻辑上,我们将这种有0和1两种状态并且可以在这两种状态之间互相转换的单元称之为比特。而为了区别于我们马上要讲的量子比特,我们姑且称它们为“经典比特”。现在计算机上运行的所有程序,都是建立在大量的经典比特之上,按照一定的顺序进行各种逻辑门操作,然后给出最终的结果。了解了经典计算的基本运行原理之后,理解量子计算就不难了。所谓量子计算,就是把经典比特换成量子比特,把经典的逻辑门换成量子的逻辑门,把经典的测量换成量子的测量。当然还要把经典的算法换成量子的算法。在这样一套基于量子力学基本原理的新体系上产生出来的计算方法,就是量子计算了。 量子比特 量子比特是一个量子的二能级系统,与经典比特相比,它有两个显著的差别。首先,一个经典的比特,能够表示的状态数只有两个,0或者1。而一个量子的比特,由于量子态可以处于叠加态,因此它实际上可以表示无穷多个状态。我们可以把这些状态映射到一个半径为1的球面上,球面上的任何一个点,都代表一种可能存在的状态。这个球被称作“Bloch球”,为了致敬第一个发明核磁共振技术的物理学家布洛赫(Felix Bloch,1905-1983)。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0jzr4TnM 经典比特(左) vs 量子比特(右) 纠缠 上面讲的是单个量子比特和经典比特的区别。如果是很多的比特,它们还有一个重要区别,就是量子可以纠缠在一起。纠缠是一种特别神奇的量子现象,它说的是多个量子系统组成的复合系统可以处在某种“量子关联”态。在这些状态下,单看每个粒子我们得不到任何信息,必须把它们合起来看才能获得其中的信息。曾经有人打过一个比方:如果是一本经典的书,我们都知道该怎么读,那就是逐句逐页地读完,我们自然就知道里面讲的是什么了。但如果这本书是量子的,那情况就大不相同,你翻开每一页看,上面都是乱码,只有把整本书合起来看,你才发现故事藏在书页之间的关联之中。 我们来看一个具体的例子。有两个粒子qubit1和qubit2,它们各自有两个能级,分别标记为g1e1,g2e2。它们合起来,可以处在这样一个状态,波函数等于g1e2+e1g2,再乘上一个归一化常数 。如果我们单看qubit1,你会发现它处在g1和e1的概率各占一半而且是完全随机的,同样单看qubit2也是这样。但合起来看的话,我们发现它是有规律的——如果qubit1处在g1,qubit2必然处在e2,反之亦然,但不可能出现qubit1处在g1同时qubit2处在g2的情况。这个状态其实就是著名的贝尔态,它是一个最大纠缠态。 为了完整描述一个多粒子纠缠态,我们需要在一个很高维度的希尔伯特空间中来表示它们,这个空间的维度随比特数增加而指数增加。例如,要表示两粒子纠缠态,我们需要4个参数(就像坐标)来描述;而要表示3个粒子的纠缠态,我们就需要8个参数;4粒子纠缠态需要16个;5粒子,抱歉已经有点写不下了…… 量子比特张开的编码空间随着数量而指数增加 如果粒子数继续增加,它的状态空间会呈指数增长。这是一个相当可怕的数字,如果N达到50,状态空间的数量将达到现在一台超级计算机每秒的运算次数,而当N达到300时,这个数字将超过宇宙中所有原子数的总和。 这就是指数的威力。爱因斯坦曾经说过,这个世界上最强大的武器,不是原子弹,而是复利加时间。有一个经典的故事,当年印第安人将曼哈顿岛以24美元的价格卖给了一个美国人,过了三百多年之后,曼哈顿岛成了纽约最著名的商业区,价值超过千亿美元。但如果这些印第安人当时把这笔钱存银行的话,过三百多年,他们不仅可以把曼哈顿重新买回来,而且还能剩下一大笔钱! 还有一个很有名的故事,讲的是一个印度国王因为非常喜欢国际象棋而承诺要给国际象棋的发明人奖励。这位智者提出只要在棋盘的第一格放1粒麦子,第二格放2粒,第三格4粒,以此类推,放满整个棋盘就行。国王满口答应,实际上一放才知道,这是一个天文数字,他最终需要拿出922亿亿颗麦子,以当时印度的粮食产量来算,即便再过三百年,可怜的国王也付不起这个奖励。这就是指数的灾难。我们现实生活中有很多这类指数灾难性问题,比如相互作用的多体问题、互联网路由问题、气象预测、大脑神经结构等等。这些问题,即便我们完全知道方程的形式和所有参数,我们也无法精确求解,因为太复杂了。量子比特纠缠构成的体系正好能够提供一个指数级增长的编码空间,那我们是不是可以利用这种特性,来解决这些指数级复杂的问题呢? http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0jzryrOg http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0jzrSdUO http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0jzrUmbL (点击可看大图) 答案是肯定的。最早提出用量子体系来计算,或者说模拟量子物理问题的科学家是费曼,不过当时只是一个概念。真正从数学上证明有效的算法,是20世纪90年代数学家提出的两类著名算法:Shor算法和Grover算法。Shor算法表明,用量子的逻辑电路,可以将大数分解问题的求解时间从指数级降低为准多项式级。大数不可分正是现在互联网上应用最广泛的非对称加密系统,也叫公钥加密系统的数学基础。有人估算过,用现在最好的算法破解2048位数的公钥密码,需要超过100万年时间,而用Shor算法只需要几分钟。 Grover算法是一个搜索算法,它可以将无结构的数据搜索问题从N复杂度降低为根号N复杂度。虽然加速能力不如Shor算法,但搜索算法是一种非常基础的算法,可以映射到多种实际问题中去。当N非常大时,这种加速效应也非常显著。目前互联网中每时每刻产生的海量数据,要从中寻找有用信息,正对应着这种N非常大的情况。此外,搜索算法还可以用来进行密码破解。 除了这两类算法以外,量子计算还可以通过模拟复杂系统的哈密顿量来进行量子化学计算,研究原来很难研究的复杂多体物理问题;通过量子纠缠特性,量子计算还可以快速计算多参量的代价函数,从而提高优化问题的求解效率,在人工智能方面也有潜在的应用价值。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0jzrSyj4 量子计算并不是无所不能的! 这里给出一个计算问题的集合图,在计算科学中,所有的计算问题可以分为可判定问题和不可判定问题。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0jzrSsEd 计算机能够解决的只是可判定类问题,也就是可计算问题。这其中有三个重要的大类。一类是P问题,这类问题可用图灵机在多项式复杂度内解决,因此是传统计算机就能够高效计算的,比如排序问题。第二类是NP问题,属于不确定多项式复杂度问题,这些问题好验证,但未必好求解。P问题包含于NP问题,而量子计算就是要解决那些P以外的计算问题,比如Shor算法对应的质因数分解。NP问题中还有一类NP完全问题,这些问题的计算复杂度是指数增长的,其中包括非常经典的最大割问题、行商问题等等。如上图所示,量子计算目前来看是无法高效地解决这些问题的。所以,量子计算很可能并不能高效地解决所有问题。但是,无论如何,这种新的计算范式,可以大幅拓展现有的计算能力,使得我们可以解决更多、更复杂的问题。 3 如何实现量子计算? 如果我们知道量子计算是如此的令人期待,那么下面进入第二个问题:如何去实现量子计算呢? 从数学上讲,量子计算可以分为如下几个步骤:首先我们要有一组完美的量子比特,并且能够将他们初始化,比如全部初始化到基态;然后将问题的初始条件编码到这些比特中去;接下来就是执行算法的部分,它对应于一组量子门操作,可以写成一个总的幺正矩阵U;执行完算法之后,便要对所有的量子比特进行测量,得到最终的计算结果。 需要注意的是,由于量子测量引起的量子态塌缩是完全随机的,所以上面的过程必须要重复N(N远大于1)次,才能够准确获得末态0和1的分布情况。比如说,谷歌的“量子霸权”实验,中间的U就是一组随机选取的量子门,它执行了一百万次,才得到最终的结果。当然了,100万次听起来非常之多,但对于量子处理器而言,它执行一次所需要的时间只有200微秒,而且其中绝大部分时间其实是在等待,等量子比特“冷却”下来,所以总的执行时间也只有200秒而已。同样的计算,用超级计算机模拟却需要上万年的时间。最近我国的科学家张潘利用张量网络方法,将这一模拟时间缩短到了5天,而且只用到了60个GPU组成的集群,可见“量子霸权”也是相对的。 物理上要去做量子计算,就是一件非常富有挑战的事情了。因为实际的物理系统,不可能像数学模型那样完美无缺,它们会受到噪声的影响,会受到各种物理条件的制约。更何况我们还要对极其脆弱的量子态做操控和测量。这就是为什么量子计算的理论和算法研究早在上世纪八九十年代就出现了,而实验物理研究却一直到2000年以后才逐渐走上快车道。 现实世界中,能够用来做量子计算的体系有很多,包括自然原子、离子阱、光子、二维电子气、NV-色心、核自旋、冷原子,以及超导量子比特,等等。这些物理的量子体系差异很大,某些体系,比如自然原子、离子阱和光子等,它们在室温下就能够保持很好的量子相干性。超导量子比特和基于二维电子气的量子点则必须在接近绝对零度的极低温才能保持较好的量子相干性。然而,好的量子相干性并不是成为一个好的量子比特的唯一判据。下面就讲一下,要成为一款优秀的“量子比特”,并成功构建出实用的量子计算机,需要具备那些要素。 这就是2000年由IBM的一位科学家Divincenzo提出来的五条准则。我们就叫它“Divincenzo准则”。我们来一条条看: 首先,我们必须要能够构建一组,注意不是一个两个,而是能够扩展的大量量子比特,并且能够很好的表征它们,确定它们的哈密顿量。这一点其实就排除了很多候选者,比如核磁共振系统和NV-色心。它们虽然有足够的相干性,能够很好的操控,但是却无法扩展。 第二条是必须能够对这组量子比特进行初始化,比如将所有量子比特置于基态。这点是不言而喻的,如果初始状态都无法确定,结果肯定是不确定的。 第三条是量子比特必须具有足够长的退相干时间。一般来说,这个时间必须远大于执行完量子门操作所需要的时间。否则等量子算法执行完,这些量子比特已经退相干了,测到的就几乎全部是噪声,结果就没有意义了。 第四点,就是必须能实现一组通用的量子门操作,包括CNOT门、C-相位门以及各种单比特门等,这是执行逻辑运算所必须的。这其中最关键的就是两比特门,也叫纠缠门,因为只有单比特门的量子计算机是很容易被经典计算机模拟的,起不到量子加速的作用。 最后一点:必须能够很好地测量这些量子比特的最终状态。这也是显而易见的,测不了就不可能得到运算结果。 同时满足这五个条件的真实物理系统,就非常少了。基于超导量子比特的超导量子计算,就因为在这五点上都能够做得很好,最终脱颖而出,成为现在各大头部公司最看好的技术方案。下面就看看这种量子比特到底好在哪。 4 如何用超导体来实现量子计算? 超导现象从发现至今已经有超过百年的历史了(参见《百年超导路,今朝抵室温》),这是一种非常罕见的、具有非常陡峭转变而且很robust的物理现象。BCS理论告诉我们,超导是由于所有传导电子在低温下以库珀对的形式集体凝聚到基态而引起的相变。这一相变导致费米能附近打开了一个能隙,任何低于这个能隙的低能过程都无法对电子系统产生有效的激发,从而为各种低能的量子行为提供了绝佳的保护。 超导态是一种典型的宏观量子现象,因为参与超导电性的粒子是宏观量级的库珀对高度重叠而形成的集体行为。这种宏观量子性,为超导量子比特奠定了易于耦合、易于操控也易于读取的先天条件。但是,要做量子计算,只有超导性是不够的。大块超导体的波函数相位是恒定的,粒子数也趋于无穷,没办法提供量子比特所需要的能级分立性和非线性。因此,我们必须想办法,对超导体做额外的约束。 这就要讲到超导量子比特的关键器件——约瑟夫森结(参见《量子计算背后的硬核技术:约瑟夫森参量放大器》)。一个约瑟夫森结是由两块超导体中间夹一层非常薄的绝缘层构成的结型器件。左右两边的超导体有各自的相位,中间的绝缘层将它们分隔开,但由于量子隧穿效应,两边超导体中的库伯珀对,都有很小的概率穿过这个绝缘层到达另外一侧。这种隧穿,就使得两边超导波函数形成一定的干涉效应,带来一些很奇特的性质,主要体现在两个方面:我们分别称之为约瑟夫森电流关系和电压关系,在电子学上往往也叫作直流约瑟夫森效应和交流约瑟夫森效应。 约瑟夫森电流关系告诉我们,可以有超导电流流过约瑟夫森结,这个电流大小是随两边超导体相位差(有时候也用来表示)而正弦变化的,最大不能超过Ic,也就是临界电流。约瑟夫森电压关系则是说,这个相位差的变化率是与电压成正比的。很显然,这个器件的电路特性是非线性的,因为电流关系式中出现了正弦函数。这种非线性会导致很多奇异的性质,比如约瑟夫森振荡,在这里我们只关注它作为一个非线性且无损的电路元件的性质。上面两个式子合起来看,我们发现约瑟夫森结的行为很像一个电感,但它的电感值不是固定的,而是随结上的相位差而变化。我们可以把一个约瑟夫森结的相位看成是一个在“搓衣板势”中运动的粒子,在每个坑里面,粒子会左右振荡;在量子区域,也就是温度足够低的时候,这种振荡是量子化的,并且由于电感的非线性,这些能级间距是不一样的,这就是我们前面所说的非线性。 看,到这里,我们发现,由两块超导体构成的约瑟夫森结,能够提供能级的分立性和非线性。但是,光有约瑟夫森结依然是不够的。因为它自身携带的电容和电感参数往往用起来不合适,要想得到一个很趁手的量子比特,我们还需要加入一定量的常规电容和电感。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0jzroQus http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0jzrbAIZ a)超导约瑟夫森结;b)约瑟夫森结在电路中的表示;c)约瑟夫森结的电路模型(RSJ模型);下图为约瑟夫森势能随相位的变化。相位可以看成一个在势能曲线上滚动的粒子。在其中一个势阱(势能极小值附近)内,会形成分立的能级,不同能级之间的跃迁对应不同的相位振荡频率。利用这种非线性能级系统中最低的两个能级,就可以构造一个量子比特。 因此,现在大家常用的、适合于做量子计算的量子比特,实际上是由约瑟夫森结以及一定的电容或电感共同组成的电路。它们结合在一起,会形成非常复杂的超精细能级结构,不过作为量子比特,我们只需要用其中能量最低的两个能级就行了,也就是基态和第一激发态。从上世纪末第一个超导量子比特出现以来,经历了二十来年的发展,已经产生了很多种超导量子比特,它们有各种各样的名字。不过万变不离其宗,它们其实就是调整电路中的电容、电感、约瑟夫森结电感、环路磁通等参数,从而构建出不同的能级结构。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0jzrjm2u A)超导量子比特的通用等效电路;B)典型能级结构;C)已经发展出的多种超导量子比特在参数空间中的分布情况。 根据参数选取的不同,早期的超导量子比特大致可以分为三类:电荷量子比特,也叫库珀对盒子,磁通量子比特和相位量子比特。这三种量子比特,都受不同噪声的困扰而导致退相干时间很短。经过大量的研究,物理学家终于搞清楚这几种噪声来源,主要包括电荷涨落,磁通涨落,以及准粒子噪声等。搞清楚噪声来源之后,就可以想办法去压制这些噪声,从而大幅提升退相干时间了。 现在最为流行的Transmon或Xmon量子比特,就是通过压制电荷量子比特中的电荷涨落而大幅提升退相干时间的典型案例。Tansmon的全称是“传输线旁路的等离子体振荡量子比特”。读起来很拗口,其实就是在电荷量子比特上增加了一个大的旁路电容。这个电容的加入,极大地平滑了电荷色散关系,也就是说,现在系统的能量对电荷的涨落变得很不敏感,自然就抑制了电荷噪声。当然这也是有代价的——系统的非线性大幅下降了。不过,相比退相干时间带来的好处而言,这种下降是可容忍的。Transmon还有一个重大的创新点就是把原来用于调控量子比特的门电容换成了与一个传输线谐振腔色散耦合。这一设计为量子比特提供了一种非常有用的测量方式——“量子非破坏测量”,这种测量对于量子纠错而言是非常关键的。这里不展开来讲了。(关于量子纠错可参见《量子计算的下一个超级大挑战》) Xmon实际上就是把Transmon中的一个电容极板换成了地,本质上与Transmon是相同的。Xmon很便于扩展,Martinis的团队首创Xmon结构集成了5个量子比特,很快就吸引了Google量子AI团队的注意,随后整个团队就加入了Google,然后几年后就有了“量子霸权”之伟业。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0jzrL5rg 目前最流行的transmon/Xmon量子比特。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0jzrFtwb 一个多比特超导量子芯片的照片,图中用不同色彩标出了不同的电路元素,包括量子比特、读出谐振腔、读出总线传输线等。 前面讲到超导量子比特经过多年的发展,发展出了多种结构。其实在这一过程中,科学家也逐步解决了扩展性、退相干、门操控和读出等方面的问题,也就是前面Devincenzo准则中提到必须解决的问题。2013年,两位著名的量子计算专家,Yale大学教授Devoret和Schoelkopf写了一篇展望,给出了通用量子计算发展的一个路线图,其中超导量子计算已经处在第三到第四阶段发展的水平,而其他很多方案,仍处于第一或第二阶段。同年,MIT的研究组画了一张图,显示了超导量子比特退相干时间的“摩尔定律”,从最早第一个量子比特不到3纳秒,提高到了现在300微秒的水平。不到二十年的时间,提高了五个数量级,可见这个领域的发展速度之快。现在,几个著名的科技公司,包括Google、IBM、Intel等,都参加到了量子计算研发的行列中来,而他们都选择的是超导的方案,可以说,超导量子计算,已经成为目前最有前景的量子计算实现方案之一! http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0jzrFhV9 5 量子计算离我们还有多远? 2019年10月,Google在Science上刊出了一篇论文,介绍了他们验证了量子霸权的实验结果。这个实验让全世界都备感兴奋,谷歌的CEO皮查伊评价这个实验的意义,就像当年莱特兄弟发明了第一驾飞机。不过,正如第一驾民用客机要到50多年后才诞生,量子计算机走入千家万户,仍有很长的路要走。 我找了张珠峰的照片来做比喻。如果把建造通用量子计算机比做珠峰的峰顶,那么,在登顶之前,我们还有两座大山需要翻越。首先是构建出量子纠错的逻辑量子比特,然后是在逻辑量子比特上实现所有的通用量子门操作。在这两座大山面前,量子霸权其实只是一个小土坡而已。不过也不要小看这个小土坡,它的海拔,其实也在五千米以上了。 我们再来看一张更为量化的图。 图上的绿色区域是纠错的通用量子计算机所需要达到的硬件要求。虚线是进行表面编码量子纠错的错误率阈值,我们刚刚超过了这个阈值;大约50个量子比特以内的量子线路是经典计算机就能够模拟的,我们也刚刚超过了这个阈值。那距离通用量子计算机还差多远呢?单从比特数量上看,我们还有5个数量级以上的差距。或许很多人对这个差距有多大一下子没什么概念,那我们就以过去半导体晶体管的集成速度来做个估算。著名的摩尔定律表明,几十年来,晶体管的数量一直以大约每两年翻一翻的速度在增长。如果把这个规律套用到量子比特数量的发展上,那么,要增长5个数量级需要多久呢?需要26年(我掐指一算,那年我正好退休)。那是不是我们可以对量子计算继续抱观望态度呢?也不是。在50个到100万个的巨大空档里面,我们依然是可以做很多事情的。现在,学术界和工业界都在积极的寻找近期应用,看看如何在中等规模有噪声的量子计算机上,开发出有实际经济效益的应用来。比如最近Google就在实现量子霸权的芯片上,模拟了一些简单分子的基态求解问题,探索利用量子芯片来加速化学分子计算的可能。他们甚至开始与制药厂合作,探索如何利用量子计算来加速新药的研发。 6 结语 在技术上,我们不仅要不断克服量子比特数量增长带来的各种问题,还需要不断去提高每个量子比特的退相干时间和操控的保真度。也就是说,量子资源实际上是要从两个维度上来拓展的,前一个我们可以说是空间上的,后一个则是时间上的。我们需要不断解决比特数增加带来的排线问题,以及串扰的问题。Google在Sycamore芯片上,就应用了倒装焊技术成功的解决了二维阵列排列的量子比特排线问题。另外,微波的引线和封装也是一个很大的难题,因为量子比特操控和读取都需要微波,但现在的微波器件体积都很大,在极低温下做大规模封装几乎是不可能的,必须要想办法将微波线路小型化,甚至某些微波器件要直接做到芯片上去。此外,电子学的集成扩展,跨芯片间的量子态传输和纠缠等技术,都非常具有挑战性。 困难很大,但是希望也很大。乐观派认为量子计算机的发展速度要比我刚才的估计要快得多,比如谷歌就已经给出了他们的十年发展路线规划图。目前他们已经实现了第一个小目标量子霸权了,到2029年,他们计划将做出超过100万个量子比特,而且是量子纠错的量子计算机。而在中间的这段时间,他们将不断探索中等规模有噪声量子计算机上的应用,包括量子模拟、优化、采样、量子人工智能等等。也就是说,或许在三到五年的时间上,量子计算就已经开始改变我们的生产和生活方式了。当然,这只是比较乐观的估计,但不管怎么样,量子计算蕴含着无限可能,正等待着我们去开发! 扩展阅读: 从终结者谈未来科技与人类命运 | 无邪 IBM驳斥谷歌,量子霸权 VS 量子优势,量子计算离我们还有多远?| 无邪 背景简介:本文2021年6月4日年发表于微信公众号 返朴 (当量子计算遇上超导:一场美丽的邂逅),风云之声获授权转载。 责任编辑:孙远 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2021-10-10
    最后回复 瑭剌 2021-10-10 15:26
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  • 人工智能与量子计算促成一个更智能电网“诞生”,可减小断电风险
    停电是我们在生活中最不愿意遇到的事情之一,当习以为常的电力消失,感觉又回到了“黑暗的”古代,社会也很可能陷入一片混乱之中。 造成停电的因素有很多,绝大部分都是由电网故障所引起。 近日,康奈尔大学(Cornell)的一项研究显示,与人工智能相结合的量子计算能够解决电网中人类难以注意到的各种疑难杂症,并在几秒内就给出故障的解决方法。该项研究预计将在今年 12 月发表在《应用能源》(Applied Energy)杂志上。 “能源电力系统故障的问题长期以来一直存在,如今依旧在用一些常规方式来解决它们。而借助人工智能和量子计算,可以让电力系统变得更稳定可靠。”康奈尔大学工程学院能源系统工程教授尤峰崎(Fengqi You)说道。 尤峰崎也是此项研究《基于量子计算的混合深度学习用于电力系统故障诊断》(Quantum computing based hybrid deep learning for fault diagnosis in electrical power systems)的作者之一。 他的研究领域主要集中在新颖的计算模型、优化算法、统计机器学习方法,以及智能制造、数字农业、能源系统和可持续性的多尺度系统分析工具等方面,目前已在Science、Nature Sustainability、Science Advances 等杂志上发表了 200 多篇论文。 电力输送常会因为风暴、倒塌的树木、线路老旧等发生中断。根据美国联邦能源信息管理局(U.S. Energy Information Administration,USEIA)的数据,2016 年,美国用户经历了平均超过 4 小时的电力中断,在 2017 年,这个数字上升到近 8 小时,到了 2018 年,用户仍遭受了平均大约 6 小时的电力中断。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0mchGJKp 图 | 电力维修(来源:Pixabay) 该项研究首次提出了一种新型的准确发现电力系统中问题的混合解决方案,即在量子计算的基础上,使用“智能系统”方法搭建一个“故障诊断框架”。 论文中提到,基于量子计算的深度学习方法在大规模 IEEE 测试电力系统中展示了其有效性和可扩展性,能在不损失性能的情况下对大型电力系统进行快速诊断。 与传统的训练方法相比,此混合方法在计算工作量和诊断性能方面具有较高的计算效率。在一个模拟电力系统上测试之后,该框架的适用性得到了验证。 据了解,这项研究使用了美国能源部下属橡树岭领导力计算设施(Oak Ridge Leadership Computing Facility,OLCF)的一定资源。OLCF 旨在最大限度地提高科学应用性能的技术,并让科学界和工程界参与,以促进科学和技术的进步。 OLCF 可通过建模和模拟进行一系列的研究,它最大的一台超级计算机由 IBM 制造,名为 Summit ,在 2018 年 6 月的“世界最快超级计算机 500 强排行榜”上名列第一。 “虽然量子计算技术还不是很成熟,但如果将它与人工智能相结合,就能够解决一些切实的问题。”论文另一作者阿克谢·阿杰卡尔(Akshay Ajagekar)说道。 他进一步表示,“我们承担不起电网瘫痪的代价。现在可以利用传感器等手段解决部分问题,但这些还远远不够,我们需要更有效率的方法,不说几天的电力中断,几小时,甚至几分钟的中断所付出的代价都是异常昂贵的。这也是快速故障诊断方法在电力系统中如此重要的原因。” 我们无法想象没有电的世界会是什么样的,在某些情况下,电力等同于生命维持系统,能多快解决一秒也会挽救很多事情。 据了解,量子计算是一种利用量子态的叠加、干涉和纠缠等集合属性进行计算的计算方法;而人工智能研究的各个子领域都围绕着特定的目标和特定工具的使用,传统目标包括推理、知识表示、规划、学习、自然语言处理、知觉以及移动和操作对象的能力。 量子计算和人工智能的结合也是目前很热门的前沿领域,有望催生各个领域的重大进步。从某些角度看,两者的结合,将突破我们的想象边际。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0mchsa1u 尤峰崎和阿杰卡尔相信量子计算和人工智能的结合会是大部分电力系统故障的解决之道。 尤峰崎说,“电力系统是我们现代世界的支柱,量子技术和人工智能的结合会进一步改变我们的日常生活。” 值得一提的是,2020 年 12 月,尤峰崎和阿杰卡尔还联合发表了一篇论文《量子计算辅助深度学习用于工业过程系统的故障检测和诊断》(Quantum computing assisted deep learning for fault detection and diagnosis in industrial process systems),并在此之前进行了相关专利的申请。 -End- 参考: 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2021-10-10
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  • 全球量子周报:英国首个量子计算系统完成搭建
    国内篇 近日,在“智汇合肥·全球云聘会”启动仪式上,本源量子总经理张辉博士代表合肥高科技企业的企业家发表演讲,向全球的毕业生们发出诚挚邀请,一起来合肥共谋量子计算。同时也对所有优秀的人才抱以厚望:希望你们能够做顶天立地的人,有要求更有追求;有志气更要争气;有热情更有激情! http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0ZVQ9mUf 本源量子总经理张辉博士 原文链接: Rigetti及其合作伙伴宣布完成了英国首个量子计算系统的构建,这台量子计算机采用了牛津仪器的Proteox稀释制冷机,计划在明年初通过Rigetti量子云服务提供该系统,其合作伙伴包括牛津仪器公司、爱丁堡大学、量子软件初创公司Phasecraft和渣打银行。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0ZVQo5YQ 稀释制冷机(图片来源:牛津仪器) 此外,Rigetti宣布将通过与Supernova Partners Acquisition Company II SPAC(Supernova II)合并上市,已与Supernova II达成最终合并协议,本次交易对Rigetti 的估值约为15亿美元。 原文链接: 瑞典查尔姆斯理工大学的量子技术实验室(QTL)从2018年开始了一项研发基于超导电路的20量子比特处理器的任务。为了寻找合适的量子测控系统,查尔姆斯进行了全球招标,最终荷兰初创公司Qblox获得合同。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0ZVQC7Gl 量子测控系统(图片来源:QBLOX) Qblox的量子测控产品Cluster控制堆栈是一个完全集成的系统,提供所有软件和硬件组件来控制和读出量子设备。 本源量子在2018年12月发布了首款国产量子计算机控制系统——本源量子测控一体机Origin Quantum AIO,在经过不断更新优化后,本源量子可为用户提供32位量子计算机控制系统。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0ZVQPRkb 本源第二代量子测控一体机(图片来源:本源量子) 32位量子测控一体机能够提供量子芯片的运行环境与接口,提供量子芯片所需的精密信号生成、采集、控制与处理,使得量子芯片最大程度发挥其性能优势,整体性能上全面继承了“本源悟源”中的第一代8比特量子测控一体机的水平。 原文链接: 由 QuantX 发起的 BIG Quantum Hackathon 是同类竞赛中的首创,旨在聚集量子计算的整个价值链,并展示其应对现实生活挑战的能力。 活动期间,以工业和金融公司、VC/PE 投资者和咨询团体为代表的商界将与来自学术界、量子硬件和软件提供商的量子计算专家联手,解决来自不同领域的一系列问题:化学、机器学习、优化、数值模拟等等。 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2021-10-10
    最后回复 茸舔 2021-10-10 10:13
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  • 量子计算机、肖尔算法与多重宇宙有关联性,能证明多重宇宙存在
    据早前媒体报道,在2018年12月6日,首款量子计算机控制系统OriginQ Quantum AIO在中国合肥诞生;2019年1月10日,IBM宣布推出世界上第一台商用的集成量子计算系统:IBM Q System One。可能大家对传统计算机都比较熟悉,但对量子计算机则不甚了了。我们知道,传统计算机的发明是20世纪最为重要的科学事件之一,那么,量子计算机的发明将是21世纪最为重要的科学事件,它的重要性并非仅仅体现在计算机本身,而且将可能颠覆我们传统的单一宇宙观——我们的可见宇宙并不是唯一的,多重宇宙确实存在。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0MOpH7qR 可能很多人会认为这纯粹是扯淡,量子计算机和多重宇宙有什么关系?量子计算机的出现怎么会是多重宇宙存在的有力证据?别着急,我们先来看看量子计算机(quantum computer)概念和原理。量子计算机是一种全新的基于量子理论的计算机,它遵循量子力学的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。量子计算机应用的是量子比特,可以同时处在多个不同的状态,而不像传统计算机那样只能处于0或1的二进制状态。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0MOp29o0 关于量子理论,普通人都会常识性地认为很“玄乎”,比如“不确定性原理”、“双缝实验”和“薛定谔的猫”等等,都与我们的常识相悖。但事实上,量子理论是当今最为成功的物理理论,它是当代物理学的支柱理论,如果没有量子理论,人类的科学技术不可能这么快发展到今天的地步。而正是量子理论中一系列有悖常理的“玄乎”,在科学界引发了关于多重宇宙是否真实存在的激烈争论,并进一步促进了对量子宇宙学的深入研究。在这一领域,多重宇宙的主要倡导者戴维·多伊奇可算是先锋人物。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0MOpTrC0 多伊奇认为,基于量子理论中的不确定性原理,既然在原子层面上存在多个宇宙,那么在猫的层面上、在人的层面上则不可能只存在单一的宇宙。早在1977年,多伊奇本人对建造以量子原理为运转机制的计算机产生了浓厚的兴趣,并提出了建造量子计算机的构想,他认为这种运转原理能够揭示多重宇宙的本质。如果量子计算成为现实,就是多重宇宙存在的有力证据。多伊奇为何会这么认为呢?这就要从量子计算的一种重要算法——肖尔因子分解算法说起。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0MOpTTrZ 1995年,贝尔实验室的彼得·肖尔提出了量子计算的第一个具体解决问题的思路,即肖尔因子分解算法(因数分解,找出因子)。要想找到一个两位数的因子很容易,心算就可以,比如数字15,它的因子是3和5。如果是一个有十几位的大数,则需要传统的计算机,但是,假如对一个有25位或更多位数的大数进行因数分解,传统计算机可能需要几年、几十年时间才能完成。但肖尔算法则不同,它利用了量子计算的“并行性”,可以在很短的时间内获得因子。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0MOpyd2z 从本质上来讲,肖尔算法是使用量子计算机同时在一系列平行空间中进行每一种可能的运算,最终在极短时间内得出答案。目前有记录的是,一台量子计算机成功分解了一个有250位的大数的因子,要知道,这一过程是通过10^500(1后面有500个0)种状态的叠加实现的。对此,多伊奇提出了一个发人深省的问题:当计算机利用肖尔算法因数分解一个如此大的数字时,这些计算到底是在何处进行的? http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Y0MOpEdhH 多伊奇认为,成功分解一个250位的大数,需要的计算资源是10^500,而整个可见宇宙中只有大约10^80个原子,与10^500相比,可见宇宙中的原子数量是微不足道的。因此,如果我们的可见宇宙就是物理现实的范围,那么物理现实甚至还远远不能囊括因数分解如此大的数字所需的资源。可是,这次对250位大数的因数分解是由谁完成的呢?又是在哪里进行的呢?答案只有一个:在不同的多重宇宙中同时进行的。 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2021-10-9
    最后回复 祖饺 2021-10-9 20:45
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  • 本源量子总经理邀全球毕业生来合肥共谋量子计算
    近日,在“智汇合肥·全球云聘会”启动仪式上,本源量子总经理张辉博士代表合肥高科技企业的企业家发表演讲,向全球的毕业生们发出诚挚邀请,一起来合肥共谋量子计算。同时也对所有优秀的人才抱以厚望:希望你们能够做顶天立地的人,有要求更有追求;有志气更要争气;有热情更有激情! 合肥的气质是“科里科气”的,科技创新就是合肥现在最大的标识,是最大的动能,也是合肥最大的潜力。 各位领导、企业家朋友们、亲爱的老师、现场和屏幕前最可爱的同学们: 大家上午好! 在今天这样一个充满了希望、洋溢着青春活力、满满正能量的现场,我非常荣幸能够和大家一起分享我的所见、所闻、所想、所感。 我叫张辉,来自合肥本源量子计算科技责任有限公司,是一名创业者;同时,我最喜欢的另一个骄傲的身份——中国科学技术大学毕业生,中科院量子信息重点实验室的博士研究生。追溯历史的话,我还“一不小心”成为了中国第一个半导体量子计算的博士。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0Xywg38DeH 我和很多在座的各位不同的是,我是一个土生土长的上海人。 对于一个上个世纪80年代出生的上海人来说,来到合肥上学、工作、定居,这是一件不可思议的事,然而我全部做到了。我还在合肥创了业,把自己最好的十几年青春都奉献给这片热土。 1999年,我18岁,考上中科大。那时,从我的故乡上海要坐上13个小时的绿皮火车才能到达合肥。那时的南七和现在是两个景象,偏远、萧条,这是我对合肥的第一印象。在科大的校园里,我度过了9年本硕博的青春时光。 2008年,我攻读完量子计算方向的博士,当时整个中国还没有量子技术相关的企业,我一个博士面临着“毕业即失业”的窘境。 在一片迷茫中,我回了上海工作了十年。直到2019年,我再次回到合肥,开启了我的创业之路。这一年,我38岁。 我依旧记得,当我从合肥南站下车的那一刻起,我就感受到了这二十年来,合肥飞速的发展。大气亮堂的车站、整洁的路面、快速的交通…… 我再次回到合肥,还有一个很重要的原因,就是这里正在大力发展科技创新。 我的导师郭光灿院士和郭国平教授以及我在中科大的博士师兄弟们都扎根在这里,9年的时光,我与他们就如同亲人一般,他们坚守在量子计算的赛道上。我学了9年的量子计算,这里有我未完成的事业。我是在“亲情”和梦想的召唤下,回到合肥,开启了我不惑之年的创业之路。 此时的我,一个上海人,已然拥有了一颗“合肥心”。 回到量子计算的话题。 “这是最坏的时代,也是最好的时代”,这是我们正在经历的前所未有的新时代。2017年9月11日,本源量子成立,它是中国第一个量子计算企业,也是第一个将量子计算机从实验室推向工程化的企业。 正如开头所说的,合肥的气质是“科里科气”的,科技创新是合肥最大的潜力,那么本源量子一定就是合肥“十二产业链”中量子计算产业链上最有希望的未来。 短短两年,合肥日新月异,合肥的科技迅猛向前,合肥的政府让我信心满满,合肥的政策让量子计算“名列前茅”,合肥的人才让企业安全感十足…… 江海交汇,平原阔野,四通八达,这是合肥; 历史积淀、市井繁荣、包公故里,这是合肥; 与时俱进、开拓创新、开放果敢,这是合肥; 万亿GDP,量子GDP,这也是合肥! 这里是长三角,是世界第六大城市群,是“一带一路”和长江经济带的交汇点。合肥与量子计算一样,被赋予重大使命。 合肥注定与有梦想的人相遇,科技注定在这座城市生根、发芽、开花、结果。 今年,我40岁,一个有着“合肥心”的上海人,一个有着“上海血统”的合肥人,一个在合肥创业,立志要奉献自己一生给合肥、给量子计算产业的科大人。 从本源成立的第一天起,我们便对标着IBM、谷歌、英特尔,成就了一项又一项中国第一、国际前列。 我们一直在做的一件事叫做“坚持”。至今,我还记得郭光灿院士在实验室里对我们说过的话,行百里者半九十,做任何事情都要坚持,要秉承科大人“两弹一星”的精神。 量子计算这条路很难,但就因为它难,我们才值得去做它。我研究生时期的导师教导我们,祖国把你们培养到博士,你们是中国前1%优秀的人,就该去做99%的人认为很难,不敢去做的事。 你们都是国家未来的栋梁之材,我衷心地祝愿你们;作为年长几岁的兄长,我更对你们寄予厚望。我希望你们能够做顶天立地的人,有要求更有追求;有志气更要争气;有热情更有激情! 期待未来的日子里,我们能在合肥相遇;期待你我是同行者,更是同路人。 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2021-10-9
    最后回复 懵碎 2021-10-9 10:10
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  • 量子计算机:科学家用来寻找地外生命
    外媒报道,量子计算机正在协助研究人员在宇宙中寻找我们星球以外的生命 -- 尽管还不能确定他们会找到真正的外星人,但实验的结果可能几乎同样令人兴奋。 提供量子软件服务的Zapata计算公司已经宣布与英国赫尔大学建立新的合作关系,科学家们将利用量子计算工具最终帮助他们探测外太空中可能是生命前体的分子。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0XyZNocmf4 在为期八周的项目中,量子资源将与经典计算工具相结合,以更高的精度解决复杂的计算问题,最终目标是找出量子计算是否能够为天体物理学家的工作提供有益的推动,尽管该技术目前存在局限性。 另见。量子计算有两种类型。现在一家公司说它想同时提供这两种。 探测太空中的生命是一项听起来就很棘手的任务。这一切都归结为找到有可能创造和维持生命的分子的证据--由于科学家们没有办法亲自出去观察这些分子,他们不得不依靠其他方法。 通常情况下,天体物理学家关注的是光,它可以通过望远镜进行分析。这是因为光--例如,由附近恒星产生的红外辐射--经常与外层空间的分子发生作用。而当它这样做时,这些粒子会振动、旋转,并吸收一些光,在光谱数据上留下特定的签名,可以被地球上的科学家捡到。 因此,对于研究人员来说,所要做的就是检测这些签名,并追溯到它们所对应的分子。 问题是什么?麻省理工学院的研究人员先前已经确定,超过14,000种分子可以表明系外行星大气中的生命迹象。换句话说,在天体物理学家绘制出这些分子可能与光相互作用的所有不同方式的数据库之前,还有很长的路要走 -- 他们在将望远镜指向其他行星时应该寻找的所有特征。 这就是赫尔大学为自己设定的挑战:该机构的天体物理学中心实际上希望生成一个可检测到的生物特征数据库。 赫尔大学分子物理学和天体化学高级讲师David Benoit解释说,二十多年来,研究人员一直在使用经典的方法来尝试和预测这些特征。然而,这种方法正在迅速耗尽。 赫尔中心的研究人员进行的计算涉及准确描述电子在感兴趣的分子中如何相互作用--想想氢气、氧气、氮气等等。"Benoit告诉ZDNet:"在经典计算机上,我们可以描述相互作用,但问题是这是一个因子算法,这意味着你有越多的电子,你的问题就会增长得越快。 "例如,我们可以用两个氢原子来做,但是当你有更大的东西时,比如二氧化碳,你就开始有点失去勇气了,因为你使用的是超级计算机,甚至它们也没有足够的内存或计算能力来完全做到这一点。" 因此,用经典手段模拟这些相互作用,最终是以准确性为代价的。但正如Benoit所说,你不希望成为声称在一颗外行星上探测到生命的人,而它实际上是别的东西。 然而,与经典计算机不同的是,量子系统是建立在量子力学原理之上的--那些在最小尺度上支配粒子行为的原理:与分子中电子和原子的行为所依据的原理相同。 这促使伯努瓦向萨帕塔提出了一个 "疯狂的想法":用量子计算机来解决太空中的生命量子问题。 "这个系统是量子的,所以与其拿一个经典计算机来模拟所有的量子事物,不如拿一个量子事物来代替测量,尝试提取我们想要的量子数据,"贝诺特解释说。 因此,量子计算机在本质上可以准确计算定义分子等复杂量子系统行为的模式,而不必像经典模拟那样需要巨大的计算能力。 从量子计算中提取的关于电子行为的数据,然后可以与经典方法相结合,模拟空间中感兴趣的分子与光接触时的特征。 目前可用于进行这类计算的量子计算机依旧是有限的:大多数系统没有突破100量子比特的数量,这不足以为非常复杂的分子建模。 Benoit解释说,这并没有让该中心的研究人员退缩。"我们要把一些小东西,从这个小系统的量子行为推断到真实的系统,"Benoit说。"我们已经可以使用从几个量子比特得到的数据,因为我们知道数据是精确的。然后,我们可以进行推断。" 这并不是说现在已经到了摆脱该中心的超级计算机的时候,Benoit继续说道。该计划才刚刚开始,在接下来的八周里,研究人员将找出是否有可能在小范围内提取那些精确的物理学,这要感谢量子计算机,以协助大规模计算。 "这是试图看看我们能把量子计算推到什么程度,"Benoit说,"并看看它是否真的有效,是否真的像我们认为的那样好。" 如果该项目成功,它可以构成量子计算机的一个早期使用案例--它可以证明该技术的有用性,尽管它目前存在技术局限性。这本身就是一个相当好的成就;下一个里程碑可能是发现我们的外行星邻居。 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2021-10-8
    最后回复 私凋 2021-10-8 18:09
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  • 量子计算机制造商d-wave修改产品路线图接受了其竞争对手的做法
    历史最悠久的量子计算公司D-Wave Systems已经从根本上修改了其产品路线图,接受了Google、霍尼韦尔、IBM和IonQ等新对手采用的方法。D-Wave成立于1999年,开发了一种专门的量子计算设备,称为退火机,适用于优化供应链等特定类型的计算。周二,它宣布计划也制造其竞争对手青睐的更通用的量子计算机,以及帮助客户使用两者的编程基础设施。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0XvitEnIpD http://i1.go2yd.com/image.php?url=0XvitEovSQ 退火器利用了量子物理学的特殊性,即管理原子等超小粒子的规则。相比之下,通用量子计算机可以通过对被称为量子比特的数据处理单元的相互连接的集合进行一系列仔细的调整来处理更广泛的任务。 D-Wave在一份声明中说:"这是一个在材料科学和医药研究等领域特别有用的应用。" 量子计算机已经取得了重大进展,但距离实现其承诺仍有数年时间。许多公司正向该领域投入数十亿美元的研究资金,认为它是一个新的计算前沿领域,可以彻底改变材料科学和其他一些传统计算机无法完成的任务。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=0XvitEWQCR D-Wave仍将销售其退火机,同时在周二宣布计划在2023年和2025年发布其Advantage系列的更强大版本,但没有宣布其通用量子计算机的发布时间表。 该公司的通用量子计算机将采用一种称为纠错的关键量子计算技术,大多数量子公司也在急切地追求这种技术。纠错的目的是保持量子计算更长时间的运行,这是当今设计的一大挑战,因为量子比特很容易受到外界影响的干扰。 D-Wave的计划包括一个拥有60个量子比特的系统,这些量子比特可以通过纠错技术组合成一个"逻辑"量子比特。该公司说,在那之后,将出现一个有四个逻辑量子比特的1000个量子比特机器。 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2021-10-8
    最后回复 叽善廷 2021-10-8 09:45
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  • 我国首个“量子计算双创平台”在合肥上线
    10月4日,记者从合肥市大数据公司获悉,日前,该公司依托合肥先进计算中心和本源量子共同打造的合肥量子计算创新创业平台上线。这是我国首个量子计算双创平台。正面向多行业创新创业者提供优质的量子计算学习、量子算法仿真开发、量子计算应用推广和交流服务,推进量子科技产业持续发展。 为全面塑造创新驱动发展新优势,合肥致力于量子科学前沿研究,量子产业实现了从无到有、从小到大。去年底,合肥启动“量子计算创新创业平台”建设。几个月来,快速地推动平台搭建,完成系统设计、开发、测试和线上部署。 已上线的量子计算创新创业平台具有完全自主知识产权,支持适配超导和半导量子芯片接入。该平台系统包含四种量子虚拟机 (全振幅、单振幅、含噪音机、部分振幅)、量子软件开发插件、量子云软件系统、量子算法应用和开发组件等。平台同时开展“云上”“线下”服务。在“线上”,平台主要基于“云”进行技术孵化和项目孵化,只要创业者和创新者能够连接入平台,无论身在何处,都可以进行量子计算学习、项目开发和创新应用。在“线下”,合肥大数据产业园提供物理场地和双创服务平台,采用“基地+基金+数据+定制服务”的运营服务模式,构建多方协作、互利共赢的良好大数据生态链,为众多量子计算领域的创新创业者提供全方位的双创服务。随着平台建设和上线,一批致力于量子计算的创业者正在接踵入驻。(记者 许根宏) 原文章作者:安徽网,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2021-10-7
    最后回复 文嘉颖 2021-10-7 17:37
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  • 国内首个量子计算双创平台上线!
    依托在量子科学前沿研究领域厚积薄发的技术积累,合肥量子产业也逐渐实现了从无到有,从小到大。近日,由合肥市大数据公司依托合肥先进计算中心和本源量子共同打造的合肥量子计算创新创业平台正式上线,这是我国首个量子计算双创平台。 https://p5.toutiaoimg.com/large/pgc-image/244c19718672425d8a4b03dd7f23300e 经过多年发展,电子计算机的经典计算模式进入瓶颈期,迫切需要探索新的计算方式和形态,量子计算机应运而生。然而,目前量子计算机需要在绝对零度的环境下工作,硬件设备造价昂贵,运行环境复杂。依托本源量子在量子计算领域全栈能力的实现和合肥先进计算中心强大的支撑,合肥量子计算双创平台应运而生。 https://p3.toutiaoimg.com/large/pgc-image/7e79b8ce98b84ab79be067cccbb25194 https://p5.toutiaoimg.com/large/pgc-image/bbe8d21964e5446ab69cc13f2ba9d1a4 https://p3.toutiaoimg.com/large/pgc-image/d699e70513f340dd8126346c3ef90e21 量子计算创新创业平台是国内首个以量子计算为主要特色的双创平台,具有完全自主知识产权。该平台面向多行业创新创业者提供优质的量子计算学习、量子算法仿真开发、量子计算应用推广和交流平台,推进量子科技产业持续发展。 https://p6.toutiaoimg.com/large/pgc-image/9b169781d5a24326a182f8cbc8e89e75 除了提供“云”服务,合肥大数据产业园还可以提供场地,开展线下部分的量子计算双创服务。 https://p5.toutiaoimg.com/large/pgc-image/84a395cda338460b8b589dcd18314884 随着量子计算创新创业平台的稳步运行,合肥在传播量子计算科学知识、助力量子计算教育事业发展、培养更多量子计算后备人才、打造全球量子科技创新高地的道路上,又迈出了关键而坚实的一步。 https://p26.toutiaoimg.com/large/pgc-image/782c4b26d13047ffa40075723293a7db 来源:合肥发布 原文章作者:连接安徽,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2021-10-7
    最后回复 贲乐怡 2021-10-7 16:37
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  • 能实现吗?“量子计算机”到底有什么了不起的?
    https://p3.toutiaoimg.com/large/pgc-image/ac60cc2a539840d1b82e97253f3fc705 今年也到了诺贝尔奖发奖的季节。以10月4号的“生理学·医学奖”为开端,连续几天发表“物理奖”(5号)、“化学奖”(6号)。 与此同时,第二届是“物理学奖”的领域。由于科学家们长期的努力和探究心,有很多期待获得诺贝尔奖的研究。从中可以看出,它远远超过了以往计算机的计算能力,为实现这一目标而进行研究的“量子计算机”的难解世界。 要实现需要高超技术的“量子计算机” https://p3.toutiaoimg.com/large/pgc-image/5765323c30d1464d9ec88df8fc30d0e0 量子计算机的研究可以追溯到1980年代。当时,以量子计算机研究为中心的学者之一是理查德·费曼。他是对量子力学发展做出巨大贡献的美国出身的物理学家,费曼认为,为了进行物理的正确模拟,使用量子力学原理的计算机是必要的,因此提出了量子计算机的理论模型。只是当初,对量子计算机表示兴趣的研究者是极少数。后面会说明,实际上制作量子计算机需要高超的技术能力。 古典计算机不能进行大数量的质因数分解 https://p3.toutiaoimg.com/large/pgc-image/e6cc58023d9e49f6a5d933a147c5ddb9 量子计算机尤其受到关注是在1994年。美国数学家彼得·肖尔发现“如果使用量子计算机用特定的算法进行运算,就能高效率地进行质因数分解”。质因数分解是“21=3×7”这样把大的数字表示为素数的乘积。“21=3×7”的质因数分解很简单,但是“9420013=2683×3511”等,数量越大,越难解答。如果是600位左右的数字的话,我们现在使用的电脑(以后称为“古典计算机”)是无论如何也解答不了的。超级计算机也是不可能的(更确切地说,虽然花了非常长的时间就能解开,但是那个时候地球大概已经灭亡了吧)。 “量子计算机”到底有什么了不起的? https://p26.toutiaoimg.com/large/pgc-image/b43a2bc383c34bdfb9854f68561cd40e 另一方面,如果两个素数相乘的话,即使是600位以上,古典计算机也能瞬间处理。另外,如果知道两个素数中的某一个的话,那么通过计算,也可以瞬间查明另一个素数。两个素数的相乘很简单,但是从乘法的回答中却找不到原来的素数。这种性质可以应用于二者之间交换信息时的坚固的密码制作技术,现在也广泛用于网络通信。我们能够安心地在网上购物,也是因为使用质因数分解的密码不会被任何人破坏。 因此,如果真的能用量子计算机进行质因数分解的话,网络的安全性就会从根本上动摇,社会就会大混乱。因此,肖尔的发现吸引了许多研究人员的兴趣,量子计算机的研究也一下子加速了。幸运的是,更安全的量子网络和量子密码等的研究也在进行。 将多个离子排列成一列的“量子计算机” https://p26.toutiaoimg.com/large/pgc-image/28868e38f9744843a4b768fcb0035a81 正如肖尔的算法所代表的那样,量子计算机隐藏着能很快解开古典计算机不擅长的计算的潜力。这就是“用超级计算机计算的话,需要○○年,但是,用量子计算机计算的话分分钟就能搞定!”。那么,为什么量子计算机能计算得那么快呢。先说答案的话,“量子计算机是用与古典计算机完全不同的计算顺序来解决问题的,也就是说,量子计算机和古典计算机的动作原理和运算完全不同,是一种“新型”的计算机。 那么,量子计算机到底是什么呢。一言以蔽之,那就是“利用微观世界的物理现象的计算机”。古典计算机将数据写入数十纳米(十万分之几毫米)的精细加工半导体中进行计算,量子计算机将数据写入更小的物质,例如原子、电子、光子等中进行计算。因为需要非常细致的技术,所以在费曼生活的时代,量子计算机的研究没有受到关注也是可以理解的。我们以“离子陷阱型量子计算机”的情况为例,来说明一下使用什么样的技术完成了这样的事情。 https://p6.toutiaoimg.com/large/pgc-image/0012ecd530644300b5ddb1858955f3bb “离子陷阱型量子计算机”是将数据写入“离子”中进行计算的量子计算机。所谓离子,在这里指的是带有电的冷却原子,但如果认为主要是小而不能转动的电粒子就OK了。因为离子带有电,所以从周围受到静电的影响。例如带正电的离子会排斥正电荷,会被负电荷吸引。那么,如果从四面八方交替给予包围某一个离子的正/负电场,会发生什么呢?那个离子从周围交替接受「引力」和「斥力」,不过,这个时候条件一致的话完全进退维谷。这是一种封闭离子的技术“离子陷阱”。 如果应用离子陷阱的话,可以在多个棒状电极包围的筒状空间内,将多个离子排列成一列来封闭。实际上,像这样排列的离子列是“离子陷阱型量子计算机”。2012年,这种离子陷阱型量子计算机的开发成为诺贝尔物理学奖的获奖对象。 https://p9.toutiaoimg.com/large/pgc-image/c7b61fc367f44ed4853665636abcaca1 首先,我们只关注其中一粒离子。作为离子所具有的量子性质,如果被规定波长的光照射,则会吸收该光。而且,我们通过观察离子的行为,可以区分该离子是吸收光之前的状态还是吸收后的状态。如果将各个离子的状态称为“0”“1”,则可以将离子状态的排列方法作为二进制数据来处理。 但是,如果我们没有观测到离子的话,那离子的状态是“0”还是“1”就不一定了。那么,到底是怎么回事呢,实际上是“0和1(以某个重量)重叠的状态”这种特殊的状态。能取得这样的状态是量子计算机的一大特征,和古典计算机有着决定性的不同。像这种离子一样,可以取“0和1的某个重量重叠的状态”的叫做“量子比特”。 https://p6.toutiaoimg.com/large/pgc-image/dc196efb874b4e74aa3ca18744026ae1 古典计算机用“0”“1”这两种数字来表现一切,所以要反复进行转换“0”“1”的运算操作来寻求答案。另一方面,因为量子位在“0和1的重量重叠的状态”的状态下进行运算,所以有必要用与古典计算机完全不同的逻辑体系进行运算。换言之,可以用与我们至今为止使用的(四则运算)运算完全不同的想法来解决问题。这就是“量子计算机用与古典计算机完全不同的计算程序来解决问题”的原形,可以说其起源在于量子比特的性质。 利用量子的“纠缠”一次性进行大量运算处理 量子比特的运算需要利用量子所具有的另一个特性“量子纠缠”。量子纠缠是指在两个量子比特之间有特殊相互作用的情况下,这两个量子比特一体,“0”“1”的状态重叠的现象。例如,当两个量子比特纠结在一起时,“00”“01”“10”“11”会以各自的概率相互重叠。 https://p6.toutiaoimg.com/large/pgc-image/536f1f2645d44f2fa8003003419f509c 比如说,如果排列着很多离子的话,相邻的离子都是带着电的颗粒,所以受到相互排斥的力量。因此,彼此的离子就像用看不见的弹簧连接着一样相互作用,这种振动会产生量子纠缠(这次以离子为例进行了说明,即使是没有电荷的粒子,如果两个粒子之间有某种相互作用的话也可以引起量子纠缠)。 如果应用量子纠缠,则可以在相互作用的情况下对各个量子比特进行运算处理。 例如,通过使多个量子比特纠结在一起,可以从“000…00”到“111…11”也可以保持之前状态的叠加,一口气计算。如果有20个量子比特的话,实际上可以一次进行250≈1000兆的运算。实际上为了从这种状态中取出所希望的答案,还需要再下点功夫,如果顺利的话,比起一个一个地计算多个条件的古典计算机,可以更快地处理。 https://p6.toutiaoimg.com/large/pgc-image/a8be50bb676d4f4b9998cdbdd3aabab8 期待量子计算机活跃的应用对象不限于质因数分解。古典计算机不擅长的组合问题、量子化学计算等等,如果有新的运算方法的话,也许就能解开。 虽然这么说,但是具体活用这个特点,制作怎样的算法才能进行有趣的计算,量子计算机主机能开发到什么程度,还有很多不知道的事情。几十年后,我期待着观测量子计算机活跃的社会。 原文章作者:杭月狼,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2021-10-7
    最后回复 溧罚 2021-10-7 16:08
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  • 国内首个量子计算双创平台!在合肥上线
    依托在量子科学前沿研究领域厚积薄发的技术积累,合肥量子产业也逐渐实现了从无到有,从小到大。近日,由合肥市大数据公司依托合肥先进计算中心和本源量子共同打造的合肥量子计算创新创业平台正式上线,这是我国首个量子计算双创平台。 https://p3.toutiaoimg.com/large/pgc-image/1ee920bd289841af9e008970040b90d2 在展示大厅,本源量子工程师王志向记者展示了量子计算创新创业平台量子算法开发板块的相关功能。 https://p6.toutiaoimg.com/large/pgc-image/4dfe5cc6be1e4f7c9a92ef81d761cac2 经过多年发展,电子计算机的经典计算模式进入瓶颈期,迫切需要探索新的计算方式和形态,量子计算机应运而生。然而,目前量子计算机需要在绝对零度的环境下工作,硬件设备造价昂贵,运行环境复杂。依托本源量子在量子计算领域全栈能力的实现和合肥先进计算中心强大的支撑,合肥量子计算双创平台应运而生。 https://p5.toutiaoimg.com/large/pgc-image/a8048eb4189541269727698e983dc876 https://p9.toutiaoimg.com/large/pgc-image/b6304bcaa97a47fbace66b38cf52f0fa https://p9.toutiaoimg.com/large/pgc-image/3f228e7e043d4109a5b79ae9fad30e24 量子计算创新创业平台是国内首个以量子计算为主要特色的双创平台,具有完全自主知识产权。该平台面向多行业创新创业者提供优质的量子计算学习、量子算法仿真开发、量子计算应用推广和交流平台,推进量子科技产业持续发展。 https://p9.toutiaoimg.com/large/pgc-image/ddb8bbbf02884526ba744032cea06c9a 除了提供“云”服务,合肥大数据产业园还可以提供场地,开展线下部分的量子计算双创服务。 https://p5.toutiaoimg.com/large/pgc-image/f2e8520e127244aca097636d5e9983b9 随着量子计算创新创业平台的稳步运行,合肥在传播量子计算科学知识、助力量子计算教育事业发展、培养更多量子计算后备人才、打造全球量子科技创新高地的道路上,又迈出了关键而坚实的一步。 https://p3.toutiaoimg.com/large/pgc-image/b42c18cb18b7458f82437a2231d31b1a 信息来源:合肥新闻联播 原文章作者:合肥徽商广播,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2021-10-5
    最后回复 屹辖 2021-10-5 14:51
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  • 量子计算机是什么?从物理学的角度说,现代人类的最高科技
    在这个温度接近于绝对零度的冰箱内,这里面放置了一台量子计算机,这种新型技术体现了未来的科技,这种驱动量子计算方式将彻底改变我们的生活,但是量子计算机并不是下一代的超级计算机,在开始讨论它们的潜在应用之前,我们需要了解驱动量子计算机理论的基本物理学,因此需要潜入另一个维度。 https://p5.toutiaoimg.com/large/pgc-image/b1db89a26b0c42d38e8c96f4bac8e8fc https://p26.toutiaoimg.com/large/pgc-image/f08bd8952a80442493af33e92f4fce78 在20世纪80年代,物理学家理查德-费曼渴望有一个进入量子宇宙的窗口,但量子系统在本质上是模糊的,科学家掌握的量子信息少之又少,因为费曼无法直接观察量子事件,他想设计一个模拟系统,当费曼把粒子添加到他所建立的量子系统模型中时,很快就发现他的计算机无法完成这一任务,因此计算机硬件成本开始上升,而计算机的规模无法快速扩大,无法在量子系统模型中运行和计算,然后费曼在量子计算机上下足了功夫,他设计了一个由量子元素组成的工具,这种工具将按照量子物理学的规律运行,使其成为探究量子之谜的完美程序,在这基础上,费曼已经开始在量子物理学和计算机科学之间建立起一座桥梁,以了解量子计算的工作原理。 https://p26.toutiaoimg.com/large/pgc-image/7e028b90396447e6a5bb2eec301d9bb1 https://p3.toutiaoimg.com/large/pgc-image/9f2858e6de4f4282a5329049655367b1 首先必须了解什么是量子,这一点至关重要,这意味着我们需要谈谈量子物理的核心是什么,一个叫做振幅的概念是量子力学在其概率规则的改变,而这也是量子计算的速度来自于这些不同的概率规则的地方,例如,如果你想知道一个事件的经典概率,比如说一枚硬币在20次中有10次正好落在反面,你就把这个事件可能发生的所有不同方式的概率加起来,这只是常识,并不影响量子的普遍性,在你测量一个亚原子粒子之前,你可以把它看作是一个存在于一种黑箱中的概率波,一个有许多不同机会的量子系统,在许多不同的地方,振幅与概率密切相关,这里有一个关键的区别是,虽然概率总是一个从0到1的数字,但振幅是一个复杂的数字,这意味着它们会顺从不同的规则,如果想知道某事发生的总振幅,那么必须把它可能发生的所有不同方式的振幅加起来。 https://p6.toutiaoimg.com/large/pgc-image/acdb5664c4b34c41a05c6838fd5d81cd 但是,当这些振幅加起来时,这里可能会有新的事物发生,那就是一个粒子可能到达某个地方,一种方式是正振幅,另一种方式是负振幅,如果发生这种情况,那么这两个振幅可以相互抵消,这样总振幅就会为零,这就意味着那件事根本就不会发生,这就是量子力学关于世界的核心内容,描述一个物理系统的方式是通过一个振幅的列表,而一个物理系统随时间变化的方式是通过这些振幅的线性变换,量子计算机有是如何使用振幅来存储和操纵信息,例如这是一个立方体,量子计算机的基本计算单位,立方体就像经典计算机中的比特,但有一个关键的区别,它以二进制数字串的形式存储信息,这些数字只能是零或一,但是立方体是由亚原子粒子构成的,所以它们根据亚原子逻辑运作,立方体可以是01,或者我们称之为零和一的线性组合,这种振幅的流体组合是量子计算的核心,在测量一个丘比特之前,它存在于一种特殊的状态,我们也可以把它看作是一个量子版的概率分布,或者说每个丘比特都有一些振幅是零,一些振幅是一。 这里就是为什么需要大量的比特,来描述甚至是极少数的微粒的量子状态的原因,当两个或更多的立方体处于这种接近的叠加状态时,这意味着,当我们测量它们时,它们的最终结果在数学上是一致的,这就是我们所说的量子计算,在量子系统各部分之间的特征性关联所使用的词,量子关联不同于是在现实生活中事物的关联,可以把它想象成是一本书,当一次看几页时,这里会看不到任何信息,因为信息不是在单个书页中编码的,而是在它们之间的关联中,为了阅读这本书,必须同时集体观察这些书页。 https://p3.toutiaoimg.com/large/pgc-image/b3c93fbb36b34371bfd14fd2b1716d67 事实证明,这些普通的比特来描述非常高度的纠缠状态,如果有一台十立方米的计算机,它可以并行存储两个10次方的数值,用经典计算机来运行这种纠缠的配置,这些经典比特比已知宇宙中的原子还多,这正是费曼说经典计算机不能用于模拟量子力学的意思,对于量子计算机来说,需要通过测量立方体的信息来获得输出,问题是,当一个量子系统被测量时,会坍缩成一个经典状态,像是带走了关于该立方体是零还是一的信息,例如,如果该信息被记录在一些辐射中,它就会从量子计算机中逸出,从量子系统中提取一个答案,而不仅仅是概率的随机结果,就像抛硬币一样,如果人们在这个过程中进行干扰,当在量子池里的使用两个波互相撞击,一个波在表面以上,另一个波在表面以下,互相撞击,它们互相抵消,一种方式的振幅为二分之一,另一种方式的振幅为负二分之一,那么它发生的总振幅将是零,当这一步成功时,可以看到以前从未发生的事情现在可以发生,这是一个量子技术,科学家们可以通过创造一个确定性的立方门序列来进行控制,这些立体门造成振幅加起来的构造,这意味着它们在数学上,保证能提高看到其中一个正确答案的概率。 你可能会说,当你自己事先不知道哪个答案是正确的时候,你怎么可能把所有这些振幅集中在正确的答案上,这正是为什么设计量子算法如此困难,以至于科学家们一直在这个领域里一直在研究它,自1994年以来,量子算法已经有了一些重大的突破,比如应用的领域有网络安全和搜索优化,但据该领域的大多数专家称,量子计算机最有可能在未来某件事情上发挥作用,这里也有科学家提出了解宇宙的结构。 https://p9.toutiaoimg.com/large/pgc-image/23e357fab4744ff9889ffde2848aa578 现在,人们主要关心的是这台量子计算机能不能赚到钱,是否会在短期内有实际应用,这依旧是一个非常开放的问题,但至少对于物理学家来说,量子计算机的实现是人类科技的一大进步,对于普通人而言他们并不清楚什么是量子计算机,但在未来一旦量子计算机进行普及,或者说量子计算机适合应用于哪个方面,从物理的角度来看,对于人们来说都是有好处的,在最后你认为量子计算机可以应用在哪些领域,欢迎在评论区留言。 原文章作者:边路看客,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2021-10-1
    最后回复 暂箭 2021-10-1 01:56
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  • 行业观察:从IonQ看量子计算在金融领域的探索
    近年来,量子计算成为炙手可热的技术热点,并在不同领域和行业开展了应用探索,如气象、金融、石油化工、材料科学、生物医学、航空航天、汽车交通、图像识别等领域。 其中,在金融工程领域,量子优化、机器学习、量子加速蒙特卡罗算法将成为三大量子金融计算应用方向。近日,拥有当前规模最大的离子阱量子计算系统硬件供应商IonQ,在机器学习和量子加速蒙特卡罗算法及等方面均实现了新突破。 加快蒙特卡罗模拟的速度 近日,IonQ与金融巨头高盛、量子算法公司QC Ware联手——IonQ 提供量子硬件,高盛提供金融专业知识,QC Ware 工程师编写量子算法,宣布量子计算机现在已经足够强大,可以运行蒙特卡罗模拟,并解决金融、机器人、气候变化和药物发现领域的业务问题。 他们提交了一份标题为《Low depth amplitude estimation on a trapped ion quantum computer》的研究论文供同行评审,展示了IonQ量子计算机可以演示高盛和QC Ware最先进的量子算法,有望加快蒙特卡罗模拟的速度。 https://p6.toutiaoimg.com/large/pgc-image/fa7942c5f8c64b65919707d2ede35bd7 IonQ的EGT系列离子阱芯片 这项实验是在最新一代的IonQ量子处理器(QPU)上进行的,处理器采用IonQ专有的蒸发玻璃阱(Evaporated Glass Trap)技术。在IonQ将玻璃芯片替代硅芯片后,他们发布了可重构的4×16比特量子计算芯片,为在单个芯片上将量子比特数增加到三位数奠定了基础。本次联合研究是第一次将其玻璃阱芯片用于实验。 QC Ware和高盛两个团队正在一起设计量子算法,旨在让企业以比现在快得多的速度评估风险并模拟各种金融工具的价格,如果成功,这可能会改变全球金融市场的运行方式。 IonQ首席执行官兼总裁Peter Chapman表示:“为了在今天的量子计算中找到有用的解决方案,必须将最先进的量子硬件和一流的量子算法结合起来。大多数人都在跟踪量子硬件的进展,但他们往往忽略了量子软件正在以同样惊人的速度加速发展。硬件和软件的融合将比大多数人想象的更快地实现量子未来,我们与高盛和QC Ware的合作就是一个很好的例子。” 高盛量子研究主管William Zeng表示:“作为我们公司致力于为客户提供不断增长的价值的一部分,我们的研究团队一直在为量子技术做出根本性贡献。我们正在努力开发可能对战略投资决策产生重大影响的企业用例,与IonQ合作对于获得最佳量子技术和加快我们的时间表至关重要。” QC Ware量子算法负责人Iordanis Kerenidis表示:“这证明了减少硬件需求的有见地的算法和更强大的近期量子计算机的结合,现在已经使开始运行蒙特卡罗模拟成为可能。QC Ware为企业实施设计了新颖实用的量子算法和软件,IonQ也已经构建了独特的硬件,其量子门的质量足以运行这些算法。” Peter Chapman说:“你可以利用这项工作来比较苹果股票和微软股票,以确定苹果什么时候发生变化,以及微软股票会发生什么变化。量子计算机可以捕捉到经典计算机所缺乏的模型的更精细点。” 开发了新的量子机器学习技术 IonQ与富达应用技术中心(FCAT)联合发表了一篇论文,该论文展示了其量子计算机如何超越传统计算机,生成用于测试金融模型的高质量数据。 https://p3.toutiaoimg.com/large/pgc-image/5e01cf00be954412909d8eff7f9ec338 金融机构通常使用模型进行资产配置、电子交易和定价,并需要测试数据来验证这些模型的准确性。IonQ和FCAT采用了Copula,这是一种在统计模型中常用来描述大量变量之间关系的方法。例如,大型金融机构使用Copula来理解股票价格之间的关系。通过使用量子计算机来实现该技术,IonQ和FCAT证明了量子计算机构建复杂模型的能力远远大于经典计算机。首个使用Copula的量子机器学习方法很可能被应用于风险管理和投资组合优化。 Peter Chapman 表示,这项在 IonQ 硬件上进行的研究清楚地表明,利用量子计算可以带来卓越的金融建模结果。量子机器学习在其他行业的应用,从气候科学到地缘政治,意味着量子塑造的未来即将到来。 FCAT 新兴技术主管 Adam Schouela 表示,经典计算促成了金融服务领域的突破,我们预计量子计算的影响将同样显着,很高兴 IonQ 的最新研究可以帮助证明量子在这个领域的潜力。 探索量子计算如何影响风险管理 IonQ与GE Research开展合作,以探索量子计算和IonQ的量子计算机在关键风险分析领域的影响。该计划预计将为金融、政府和其他关键行业的风险管理提供见解。 最近的研究结果表明,各行各业都需要围绕金融、网络安全、第三方关系等方面进行更强的风险分析。有了IonQ和GE Research的合作,这种分析可以通过在量子计算上使用Copula实现。Copula是描述变量之间关系的灵活方法。该模型适合测量来自多组随机数据输入的信息,并将它们提取成单个变量。由于量子硬件适合这种类型的分析,所以该团队旨在探索风险管理基于量子计算的突破性的解决方案。 在一份关于新兴技术对金融服务的影响的报告中,量子计算“比经典计算机更有效地解决范围狭窄但关键的问题”的潜力也得到了认可。波士顿咨询集团估计,在量子计算技术足够成熟之后,金融服务公司可以增加700亿美元的营业收入。 现在金融业的几家大公司已经宣布进行量子计算实验。例如,BBVA一直在追求量子算法在业务规模数据集的投资组合优化、信用评分、货币套利和衍生产品估值方面的优势;CaixaBank正在使用一种量子算法来评估抵押贷款和国债投资组合中的金融风险。许多金融机构也积极与量子公司或网络合作,甚至直接投资初创公司。 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2021-10-1
    最后回复 吱绳 2021-10-1 00:32
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  • 对话罗乐教授:离子阱量子计算拥有明朗的未来
    量子通信、量子计算,这些带有神秘色彩的技术词汇,在过去几年逐渐为产业界熟知。其中,量子通信技术已经开启规模商用,中国发射了全球首颗量子通信卫星“墨子号”,并开通了第一条量子保密通信干线——“京沪干线”。而更为前沿的量子计算,还处在商业应用的萌芽阶段。 产业生态的力量开始逐渐汇聚。9月27日召开的中国国际信息通信展上,专门举办了一场“量子计算论坛”,国内多位知名量子信息专家学者及行业初创公司济济一堂,探讨了量子计算产业发展趋势。论坛嘉宾、中山大学罗乐教授对C114强调,离子阱量子计算拥有明朗的未来。 https://p5.toutiaoimg.com/large/pgc-image/473db64d8b8843c48c429a88feabee5f 罗乐教授(右一)接受C114采访 “21世纪的基础技术” 量子信息包括量子通信、量子测量、量子计算。罗乐教授介绍,相较于其他两项技术,量子计算是起步时间最晚,技术难度最大、参与企业最少、对社会生产生活影响面最广的一项技术。它不仅会带来经典计算不可比拟的超强算力,也会反向驱动量子通信、量子测量等技术的发展。 对于量子计算的价值,罗乐教授认为,这是21世纪的基础技术,将服务于人类社会的方方面面,与之类似的技术是人工智能。区别在于,人工智能初级阶段的技术,例如人脸识别等,已经开启规模商用,商业与技术创新形成正循环。量子计算还处在更早期的阶段,技术流派初步成型,应用场景也在探索中。“举例来说,量子计算可望在超大规模数据中心应用,替代经典计算产生的巨大能源消耗,助力达成国家‘双碳’的战略目标。” 目前,量子计算主要有两大技术流派:离子阱和超导。哪种技术流派更具前景,美国IonQ公司让离子阱技术的价值得到进一步广泛重视,该公司由罗乐教授博士后导师、美国科学院院士Monroe教授创立。事实上,IonQ成功上市,意味着离子阱技术的商业化潜力,取得了资本市场的认同。 https://p3.toutiaoimg.com/large/pgc-image/e1e41a3bec7542c59ca94a5c88bfd6df 《离子阱量子计算机发展和趋势》主题演讲 罗乐教授认为,两种技术均为主流技术,从技术发展路径来看,超导技术制备量子物理比特数量“从10到100”走得较快,但“从100到1000”则面临较大的瓶颈。离子阱技术“从10到100”的起步阶段相对困难,但“从100到1000”的难度要低很多,有望弯道超车。 “离子阱技术的理论本身已经由四位诺贝尔物理学奖前辈所证实,这在基础理论上是可信的。而且,IonQ、Honeywell等公司已经在这条技术路线上研究了多年,还取得了很多重要的研究成果。”罗乐教授指出,离子阱技术在很大程度上依托于光电产业,而中国光电产业齐全、技术先进,两者能够更好地协同。对中国市场而言,这是一个相对优势。 罗乐教授还有一个身份:启科量子联合创始人兼量子计算首席科学家。启科量子选择了离子阱量子计算技术路线,是国内投身量子计算的少数初创公司之一。该公司核心人员早在2015年主导研发了全球第一套量子计算测控系统,今年7月则发布了分布式离子阱量子计算机工程机,属国内唯一。 布局未来的产业逻辑 客观来说,量子计算当前仍处于大面积理论研究与实验、少数企业或研究机构低比特工程机、极少数多比特实验室实现,商业应用还极少涉及。包括启科量子在内,出席本次论坛的5家初创量子计算公司,可以说展现出了非凡的勇气和前瞻的视角。 罗乐教授坦言,目前启科量子对于量子计算处在前期的研发投入阶段,从商业角度来看,量子计算还有一段距离。启科量子的发展战略,是“融合量子通信和量子计算”,基于优秀的量子信息人才,在两大领域协同进军,既有当前可以商业化的量子通信方面,如新一代量子密钥分发设备、专用光芯片等多元化产品,也有前沿的量子计算工程机AbaQ(天算系列离子阱量子计算机)。 目前,启科量子通信产品布局了政务网、智慧城市、大数据中心、智能汽车、轨道交通等多个领域。在量子计算方面,启科量子“AbaQ系列” 分布式离子阱量子计算机项目,技术指标可达到 100个可操控量子比特以上,处于国际先进水平,预计将在2~3年内完成。 从行业来看,IonQ连续获得融资,并于今年在美国纽交所上市,对整个量子计算产业从业者都是巨大的鼓舞。罗乐教授表示,如果说IonQ上市有一定的偶然性,另一家离子阱技术公司Honeywell也于今年7月份时宣布分拆其量子计算业务,并将其与量子计算软件公司CQC合并,合并后的联合体将打包上市。 《哈佛商业评论》7月刊上的一篇文章也指出,量子技术正在接近主流。近几年,量子计算凭借其更快、更便宜地解决大规模组合问题,已经吸引了数十亿美元的投资。 从政策层面看,量子信息明确归属于国家支持、鼓励发展新一代信息技术行业。不过客观来说,政策对于量子计算还没有明晰地支持界定。要做大量子计算产业生态,得要建立起一个可靠的生态体系基础。一方面政策应加大关注度并予以支持,另一方面也是启科量子等初创公司接下来要努力做的事情:需要拿出相比国外同行更具竞争力的产品,需要为行业引入更多的“活水”,需要展现出极大地改变我们世界的能力。 “去年的量子计算论坛,只有2家初创公司的代表到场,今年已有5家。未来几年,初创公司有望继续快速增长。”罗乐教授认为。而启科量子作为先行者,接下来会持续在理论研究与实验室验证方面持续发力,为离子阱量子计算的工程化应用不懈努力,也将为企业长大奠定坚实基础与注入长期发展动力。(作者:刘定洲 来源:C114通信网) 原文章作者:数据中心世界,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2021-9-30
    最后回复 抹截 2021-9-30 23:11
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  • 量子计算与人工智能结合催生智能电网,几秒钟内解决电网故障!
    在停电期间摸索手电筒可能很快就会成为遥远的记忆,因为量子计算和人工智能可以学会破译电网故障,并以人类可能都注意不到的速度解决系统故障。 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2021-9-30
    最后回复 盖孟乐 2021-9-30 15:19
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