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[导读]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。

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。

量子计算机的特点主要有运行速度较快、处置信息能力较强、应用范围较广等。与一般计算机比较起来,信息处理量愈多,对于量子计算机实施运算也就愈加有利,也就更能确保运算具备精准性。

2021年2月8日,中科院量子信息重点实验室的科技成果转化平台合肥本源量子科技公司,发布具有自主知识产权的量子计算机操作系统“本源司南”。

当地时间2022年6月9日,英国国防部宣布,获得政府首台量子计算机。

2022年8月25日,百度发布集量子硬件、量子软件、量子应用于一体的产业级超导量子计算机“乾始”。

最早提出量子计算机的人,离世了。85岁的俄罗斯数学家尤里·曼宁(Yuri Manin)的人生故事,永远终止在了2023年1月7日这天。这一消息震动数学界。罗格斯大学教授Alex Kontorovich表示悲痛:“他是20~21世纪数学界的巨人”UC伯克利数学教授Edward Frenkel将其形容为“给数学和物理领域带来巨大影响的杰出数学家”:

当我还是个十几岁的孩子时,他的作品就已经在影响我了。对于外界来说,尤里·曼宁这个名字似乎略为陌生。相比菲尔兹奖得主、或是诺贝尔物理学奖获得者,他生前并不以解决数学重大猜想出名,涉猎领域也远非“专一”可形容。

然而,他的学生中却出现了至少2个菲尔兹奖得主。他提出量子计算机概念的时间,比理论物理学家、诺贝尔物理学奖得主费曼早了整整一年。他对数学领域究竟产生了怎样的影响,又何以成为数学天才们的“启蒙者”?“解决问题不是看待数学的方式”作为一名数学家,尤里·曼宁因提出“量子计算机”这一物理装置概念为大众所熟悉。

他在著作《可计算和不可计算》(Computable and uncomputable)中指出,基于基本量子力学现象做出来的量子计算机,才能更有效地模拟量子力学。看起来是数学到物理的跨领域突破。然而对于尤里·曼宁来说,将数学和物理等领域结合起来、从一个更广阔的视角看待问题,才是他研究的常态。。

这种常态,在日后被逐渐印证为是现代数学的一大前进方向——从物理学领域获得灵感并提出数学猜想,再从数学角度尝试对其正确性进行证明。将物理学中著名的杨-米尔斯理论数学化,就是曼宁的成就之一。这一理论最初被物理学家杨振宁和罗伯特·米尔斯提出,如今以数学角度探索它的价值,又进一步拓宽出新的理论和猜想。除此之外,他还涉猎辛几何、双有理几何、代数拓扑等一众领域的研究,在这些领域中做出了不少奠基性的贡献。

近日,本源量子发布国内首个支持量子计算机和超级计算机“协同学习”的量子机器学习框架——VQNet 2.0,该框架与量子计算操作系统“本源司南”深度结合,首次支持同时调度量子和经典计算资源进行机器学习的训练与预测。

通过积累客户的语音资料不断自动改进机器语音识别能力、积累客户的驾驶数据不断改进机器自动驾驶能力……当今社会,人类生活许多方面都不断被“机器学习”技术所影响。随着数据量的急剧增加,研究者开始引入更强大的量子算力进行“机器学习”。但是,现有的方法只能让经典计算机或量子计算机分别“单独学习”,而不能让两者高效“协同学习”。

“自动驾驶的研究者可以使用这一新框架,开发在自动驾驶领域支持‘量超协同学习’的新算法,加快训练速度;自然语言处理的研究者也可用其开发支持‘量超协同学习’的新算法,提高算法对语言的理解能力……”安徽省量子计算工程研究中心副主任窦猛汉介绍,这一新框架使量子计算机和经典计算机的“协同作战”能力再进一步,有力推动我国各行业经典算力和量子新算力的协同应用落地,使中国制造更具智能化和竞争力。

据中国计算机学会量子计算专业组执行委员贺瑞君介绍,目前国际上许多科研团队正致力攻关量子计算与超级计算机融合。欧洲多个超算中心已开展了“量子-经典”计算协同系统的研发。法国政府启动全国量子计算平台,将以超大型计算中心(TGCC)为载体,与传统计算机系统和量子计算机交互操作。

量子计算机(quantum computer)是一种使用量子逻辑进行通用计算的装置。不同於电子计算机,量子计算用来存储资料的对象是量子位元,它使用量子演算法来进行资料操作量子力学的诞生深刻地改变了人类社会:在20世纪推动了社会发展的核能、激光、半导体等高科技,都是源于量子力学。然后,自然界是否确实按照量子理论的规律运行?以爱因斯坦为代表的一方始终认定量子力学不是完备的理论,"上帝是不会玩骰子的",而以哥本哈根学派领袖玻尔为代表的另一方则坚信量子理论的正确性。

在近百年的学术争论中,影响最大的就是薛定谔(1935年)提出的所谓"薛定谔猫"佯谬和爱因斯坦等人(1935年)提出的EPR佯谬。薛定谔设想在一个封闭盒子里面有个放射源,它在每一秒时间内以1/2几率放射出一个粒子。换句话说,按照量子力学的叠加性原理,一秒钟后体系处于无粒子态和一个粒子态的等几率幅叠加态。一旦粒子发射出来,它将通过一个巧妙的传动机将毒药瓶打开,毒气释放后会导致盒子里面的一只猫立刻死亡。当然,如果无粒子的发射,这一切均不会发生,猫仍然活着。接下来要问:一秒钟后盒子里的猫是死还是活?既然放射性粒子是处于零和1的叠加态,那么这只猫理应处于死猫和活猫的叠加态。这只似死似活、半死半活的猫就是著名的"薛定谔猫"。

美国波士顿咨询公司之前发布了一份数据显示,预计到2050年量子计算机会有望创造出8500亿美元的利润。而日本网站也在一篇报道中指出说,未来30年量子计算机的市场价值有1万亿美元。

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