亚马逊Braket带你探索量子计算,领略量子计算的强大

Amazon Braket 是一项完全托管式量子计算服务,旨在帮助加快量子计算的科学研究和软件开发。

量子计算机离普通人很远。有多少头牛,牛在哪里?还不清楚。既然是世界领先,也是我们中国人的荣幸,我们想多了解一下“为什么”。在众多报道中,我发现新华每日电讯5月4日发表的一篇文章做了最通俗易懂的解读,正好满足了我们的需求。我特此转发如下:

要判断量子计算好不好,学术界达成共识的指标节点有三个:第一步是在计算能力上超越早期经典计算机,第二步是超越商用CPU,最后一步是超越超级计算机。

2017年,在上海亮相的世界首台光量子计算机超越了早期的经典计算机。奶牛在哪里?这款光量子计算机由中国科学技术大学潘建伟院士和陆朝阳教授共同研发,比人类历史上第一台电子管计算机和第一台晶体管计算机快10到100倍。

量子计算机利用量子独特的“叠加态”,采用并行计算的方式。最终目标是将速度提高一个数量级。“但现在,它仍然是一个新生婴儿,未来它最终会是什么样子,整个科学界仍不得而知。”潘建伟说。

量子计算一直是国际竞争的焦点。去年7月,美国国家科学技术委员会发布报告《推进量子信息科学:国家面临的挑战与机遇》,认为量子计算未来可能颠覆许多科学领域。随后,美国xx在官网发文,敦促学术界、工业界和xx部门尽快就量子信息问题交换意见。公开资料显示,目前,谷歌、IBM等公司正在投资研发量子计算机。

量子计算机是指利用量子相干叠加原理,在理论上具有超快速并行计算和模拟能力的计算机。曾经有人打了个比方:如果传统计算机的速度是自行车,那么量子计算机的速度就跟飞机一样。用十亿次的“天河二号”超级计算机,用100年的时间,解出一个有十亿个变量的方程组。用万亿次的量子计算机求解同一个方程组只需要0.01秒。

在经典计算机的算术单元中,一个位在特定的时间只有特定的状态,要么是0,要么是1。而一个量子比特是0和1的叠加态,所以n个量子比特的存储容量是n个经典比特的n次方的2倍,并且随着n成指数增长,对n个量子比特的一次运算相当于经典存储器对2的n次方的运算,这就是量子计算机巨大的并行计算能力。据专家介绍,这种超级计算能力将为金融分析、天气预报、药物设计等大规模计算提供全新的方案。量子计算机还可以通过“模拟”解决科学研究中的一些未解之谜。

据了解,量子计算只能通过使用大量纠缠量子比特来实现。目前在国际前沿实验结果中,可操控的纠缠光子比特数已经达到十个,而未来实用的量子计算系统需要同时操控几十个甚至上百个量子比特,这意味着量子计算从“婴儿”到“成人”还有很长的路要走。

然而,突破这“第一步”的关键点并不是一件容易的事情。根据专家的说法,量子计算机并不是为了“征服世界”,而是专注于一些传统计算机难以解决的大规模计算问题。它不是“十项全能”,而是率先在一些特殊的特殊领域实现突破。

随着量子计算和量子通信的快速发展,我们现在可以初步展望量子信息技术的未来:量子计算机的计算能力比最快的超级计算机快一万亿倍以上,量子计算机通过量子通信以“量子隐形传态”的形式连接在一起,共同构成了高速安全的“量子互联网”,为人类生活增添了无限可能。

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