现在中国和美国的量子计算机发展谁更优秀一?

毫无疑问是美国。

首先来看看什么是量子计算。简单地说,量子计算是一种颠覆性的新技术。 量子计算是利用量子叠加和量子纠缠来实现逻辑运算,量子计算机则拥有超强的计算能力。 著名量子信息学家郭光灿曾这样解释到,理论上: 拥有300个量子比特的量子计算机就能支持比宇宙中原子数量更多的并行计算; 量子计算机能够将某些经典计算机需要数万年来处理的复杂问题的运行时间缩短至几秒钟。

英特尔,IBM都已经推出了49量子位芯片,谷歌更是在前段时间成功研发出了72量子位原型机,理论上来说已经拥有了量子霸权(量子位超过50,性能将超过所有计算机。)。相比较而言,我国最多只有17量子位。

由于我国在诸多领域的基础几乎为零,目前能研制出17量子位芯片已经很难得了。

今年的10月26日,中国科学技术大学宣称该校潘建伟主导的量子计算机研究团队与中科院上海技术物理研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作成功造出了九章二号光量子计算机和祖冲之二号超导量子计算机,我国因此成为在两条量子计算路径上取得“量子计算优越性(国外称“量子霸权”)”的国家。

不过美国在这方面的研究并不落后于我国,就在11月15日,美国IBM(美国国际商用机器公司)创造出了世界上信息量最大的超导量子计算机“鹰”,其处理器的量子比特串联了127个量子比特,比同路径的我国的可编程超导量子计算原型机“祖冲之二号”量值比特数(66个)多了近一倍,成为当今世界正在研发中的性能最强大的超导量子计算机。

超导量子计算技术是目前最有前景的量子计算发展路径,操作时量子相干时间比较长,用微波就可以有效的操控,制造方面也和现有半导体工艺比较接近,量子比特间的关联也相对比较容易。但是每个量子比特想要完全操作一致,使其都达到很高的性能是很困难的,而且超导量子需要在极低温环境下工作。

目前还没看到这台超导量子计算机的性能参数,但专家称与性能呈线性增长的经典计算机不同,在超导量子计算领域,每增加一个量子比特,就代表着在计算性能方面向前迈出一大步,因为增加一个量子比特基本就会让量子处理器的潜在性能翻上一番,“鹰”比我国的祖冲之二号的量子比特多了近一倍,高达61个,算力增加的倍数十分庞大,而我国“祖冲之二号”在求解“量子随机线路取样”任务方面的速度就已经是目前全球最快的超级计算机的1000万倍以上了。

所以,研制出超过100个量子比特的超导量子计算机的意义是十分重大的,但是量子比特是极难制造的,需要用巨型低温制冷器才能保证超导量子计算机的正常运行。“鹰”处理器的芯片是在位于美国纽约州的IBM的工厂制造的,此次制造的量子芯片使用了新技术,而随着量子计算机在制冷器和控制系统等领域取得新的进展,这些新技术最终会增加量子比特数量。

IBM的鲍勃·苏托就称这表明这项技术具有可拓展性,人类将有足够的计算能力来解决有趣的问题,这也是超导计算技术通往更强大机器的铺路石,“鹰”处理器是通往更大量子计算信息量的踏板。而IBM高层已经表示希望明年展示能运行433个量子比特的“鱼鹰”处理芯片,并且打算在2023年推出能运行1121个量子比特的“秃鹰”量子芯片。

由此也可见,美国在量子计算机的研究上正在加快脚步,我们也不能松懈,毕竟拥有“量子霸权”是可以拥有降维打击能力的,容不得我们懈怠。

参考消息:

《光明网》11月17日文章《最强超导量子计算机“上新”了》

量子计算是现在相当热门的技术,如果哪一国的量子技术研发取得突破性的发展,那么就有可能彻底改变当前的技术格局。所以各国都在举国之力研究量子计算。本回答暂不评价哪个国家更先进,只列举全球和中国一些致力于量子计算的企业所取得的成就。

全球量子计算的发展

1.IBM多个里程碑式的发展

  去年,IBM发布了包含5个量子比特的计算机,正式开始以云计算服务的形式提供量子计算能力。18个月之后,IBM再次发布了包含20个量子比特的计算机。上周五,IBM再次挑战极限,发布了一台处理50个量子比特的量子计算机。

  IBM最初发布的量子计算机重在培养用户社区,指导用户使用这些计算机编程,所以都是免费提供的。但是近日,IBM宣布量子计算技术将实现商业变现,这就使我们不得不猜想IBM的量子计算技术是否开始走入成熟期了呢?

2.量子计算全能型选手——微软

  微软的量子计算研究基于一种被称为“拓扑量子比特”的量子信息单位。二十年前, 数学天才Michael Freedman 加盟微软理论研究团队并开发出首个拓扑量子位,同时也拉开了微软布局量子计算的序幕。

  2017年 9 月 25 日微软 Ignite 大会上,微软展示了拓扑量子位以及硬件软件生态系统开发方面取得的进展,其中包括与 Visual Studio 深度集成,同时适用于量子模拟器和量子计算机的新型编程语言。拓扑量子计算机最初的用途之一就是人工智能研究人员利用机器学习,加快训练算法的劳动密集型流程。据微软首席研究与战略官 Craig Mundie 透露,如果量子计算能应用于微软人工智能助理小娜 Cortana ,对她进行算法训练的时间就有机会从一个月缩短为一天。

  微软对于量子计算的准备并不只有一兵一卒,而是全方位的构建生态系统,具体可参考《量子计算时代,微软已经全方位的准备好了!》

3.走向实用化的谷歌

  2009年,谷歌开始投入到量子计算的研究中,2013年从加拿大创业公司D-Wave Systems采购了一台计算机,这台计算机当时被称作“全球首台商用的量子计算机”。2017年4月,谷歌称在年底打造出世界上第一台可以超越传统计算机的量子计算机,实现49个量子比特的操控,实现“量子霸权”。

  经过多年的研究,谷歌量子计算逐渐走向实用化,其提出了三个早期量子计算装置的可行商业化应用量子模拟、量子辅助优化和量子采样。并开放了开源量子计算软件OpenFermion,用户免费使用,化学家和材料学家可以利用谷歌软件改编算法和方程,使之能在量子计算机上运行。

  近日,有国外媒体报道称,谷歌宣布与德国大众集团达成了量子计算方面的跨界合作。大众将与谷歌科学家们合作,基于谷歌量子计算平台开发新的模拟和算法模型,进一步优化交通流量、人工智能(机器学习进程)以及找到更好的材料和结构来改进电动汽车的电池技术。

中国量子计算的新发展

1.世界第一台光量子计算机

  2017年5月3日,中国科学院发布重磅消息:世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机诞生。据悉,经实验测试该原型机的取样速度比国际同行快至少24000倍,通过和经典算法比较,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运行速度快10倍至100倍。

2.量子计算云平台正式上线

  10月11日,阿里云联合中国科学院量子信息与量子科技创新研究院(上海)合作的“量子计算云平台”正式上线,旨在提升现有计算,赋能新兴产业,营造量子信息技术的生态系统,扩充安全,加强量子加密通信技术。

  据悉,该云平台可以在云端为用户提供量子算法开发测试环境,通过后端连接经典计算仿真环境和真实超导量子计算,同阿里云协助进行网站的搭建和运营,提供云计算资源支撑和经典计算的仿真环境。

我国光量子计算机绝对领先地位,超导量子计算机紧跟美国

无意中发现这个话题,现在回答起来有底气多了,原因就在于今年12月4日,我国的宣布的可以说是震撼性的量子计算机“九章”。他由中科大潘建伟团队、中科院上海微系统所和国家并行计算机工程技术研究中心联合研制。在解算某些算法上速度要比美国谷歌的超导量子计算机“悬铃木”快100亿倍,显然有“九章”作为支撑,这样回答也硬气多了。

76光量子的九章量子计算机

实际上量子计算机有两条途径,光量子计算机和超导量子计算机,两者可以说是完全不同的科技线。超导量子计算机是以超导体内的电子作为量子比特,这种方式量子可控性强,可编程性能好,可依托现有成熟集成电子工艺。但缺点是量子比特必须要在接近绝对零度的真空环境下运行,这就导致超导量子计算机拓展困难,对于制冷依赖太大。

谷歌53量子比特的悬铃木超导量子计算机

而光量子计算机则是用光子作为量子比特,他具有量子比特加载信息量大,干涉时间长,取样速度快等优势。缺点需要光学和观测设备结合,体积庞大,逻辑编程困难等。整体上说光量子计算机更适合作为超算,很难做小,而超导计算机商业化前景广阔,但很难做大。

加拿大Xanadu公司的8量子比特的光量子计算机,这是我在国外网上找到的最高级别已完成的光量子计算机

这就导致美国的量子计算机是集中在超导量子计算机领域,因为其研发的主力是牙膏厂(Intel)、农企(AMD)、微软、IBM和谷歌这样的大公司。光量子计算机短时间内不具备商业价值,他们的董事会不感兴趣。微软在十年前就想搞,但很快放弃,现在是一些想做新马斯克的科创概念公司在搞,今年新成立了个PsiQuantum,宣称要在5年内搞出100万量子比特的超级光量子计算机,还顺利的融资2.3亿美元。对于大多数企业董事会来说,虽然超导量子计算机在运算效率和容错率等方面不如光量子计算机,但对比传统芯片依然是碾压级优势。早日打通普及应用化市场,其中的经济利益无疑是巨大的。

牙膏厂的17量子比特的量子处理器,如果你的电脑冷却系统能接近绝对零度,你也可以用上量子计算机

我国在这方面则是社会主义制度的优越性体现,光量子计算机短时间内没有商业前景,经济账上要亏本。但这条科技树前景不错,给国家做超算帮忙搞科研一级棒,那么没关系,只要长期上对国家有利,这笔钱国家就投了。另一方面,我国在光量子领域研究是无可争议的领先地位,当年墨子号量子试验卫星就是以光量子作为载体,因为墨子记载了进行最早的小孔光学成像实验。现在量子通讯专线同样是以光量子作为载体,这方面潘建伟团队真的功不可没。

潘建伟院士之前曾被很多“网络大拿”们喷个底朝天,都快成喷成造假分子、经费骗子了,九章问世是最好的回答

而我国在超导量子计算机方面也有布局,中科大、浙江大学为载体。这方面同样商业化的多,像中科大成立本源量子并上市,浙江大学则和阿里巴巴合作。本源量子已经打造出6比特的夸父KF C6-130超导量子处理器,今年宣布计划明年年底推出60比特的悟源超导量子计算机,并计划以此打造量子云计算平台。超导量子计算机虽然要求的绝对零度个人电脑端很难实现,但如果作为云计算平台完全可以实现商业化运营。这方面光量子计算机由于编程困难,更多的适用于专业科技计算等领域。

谷歌的悬铃木量子芯片,悬铃木量子计算机芯片体积很小,大部分是制冷系统

所以在量子计算机方面,我们是既有国家队,也有企业队。光量子计算机没有对手,我们既领先,国外也没公司愿意搞。超导量子计算机方面要比美国落后,但也落后不了多少。

墙里孤芳独自赏,墙外花开满园春。墙里傻笑声渐消,多情总被无情恼。

量子、能量最小单位,有几百兄弟,其中光子、电子都是量子。难道所有量子都计算机了?咱们研制成功的是光量子计算机,人家的是电量子计算机。根本就不是一码事。

这个是咱们的量子之父,研制成功的光量子计算机的核心部分叫光路。每一个镜片都有旋钮,手工操作系统来完成每一次运算。

这个是谷歌电量子计算机核心部分叫QPU,由传统经典计算机操作系统完成操作。

电量子计算机是在原有经典电子计算机继续发展,而光量子计算机是世界首创没有前车之鉴。现在的我们的光量子计算机,最大困难不可以大规模集成,也期盼大家集思广益找出集成办法。要说优秀肯定是史无前例标新立异的光量子计算机。相信它一定成,终结电子信息时代,未来属于光量子。

没办法,基础理论还是他们厉害,这是他们的优势,咱们只能在某些方面闪了一下光而已。

各有所长各有优势,总体上还是美国优秀。我们在量子纠缠保密应用进而量子通讯方面有一点优势。谷歌,IBM,苹果都在量子计算机方面有深厚基础研究和应用!

目前在量子学科方面是中美争霸,并且整体上也是中美两国领先全球其他国家。那中国、美国在量子科学领域又是谁强谁弱呢?韩国KBS电视台在10月24日做了相应的报道,并认为中国的量子通讯领域领先美国位居全球第一,但美国在量子计算方面整体要优于中国。

量子通讯,中国目前位居全球第一

目前人类在量子通讯方面的标志性成果就是中国发射的“全球首颗量子科学实验卫星墨子号”,并交付使用。使得量子保密通信技术已经从实验室演示走向产业化道路。并且中国已经建设完成合肥、济南等规模化量子通信城域网,“京沪干线”大尺度光纤量子通信骨干网等。

“京沪干线”是连接北京、上海,贯穿济南和合肥全长2000余公里的量子通信骨干网络,并通过北京接入点实现与“墨子号”的连接,是实现覆盖全球的量子保密通信网络的重要基础。

可以说在量子通讯方面,中国目前已经是走在了各国之前。但在量子计算上,虽然中国的崛起速度令人吃惊,但与美国相比还处于追赶状态。

量子计算,美国整体上优于中国

在1990-2017年期间的全球量子计算论文数量方面,美国以8492篇的总量稳居第一,中国、德国分别以4573篇、3325篇的总量分列第二和第三名,全球论文占比均超过10%。

并且美国谷歌公司的一个研究人员在今年3月的学术会议上展示了一款72个量子比特的新样品Bristlecone,实现了1%的低错误率。Rigetti的创业公司最近宣布,他们开发了一款128量子位系统……。整体上美国无论在量子科学上的论文,专利以及展示出来的成果来看都要略微领先中国一步。

除了美国,中国在量子计算上有不小的成果。比如,中国科研团队宣布成功构建的光量子计算机,首次演示了超越早期经典计算机的量子计算能力,经典算法比世界第一台电子管计算机快10-100倍。

尽管各国成绩不少,但世界上还没有意义上的量子计算机。与量子通讯相比,量子计算的实际应用要“慢了一步”。

其他各国方面在整体上要落后中美,且仔细看各地区也是各有所长。欧洲在量子计算方面有不少的科研成果,日本、韩国、新加坡等国的研究重点放在量子通信上,在量子计算研发上只是有所涉猎。

不知道,我就静静地等着看

“九章”更优秀一些。

未经允许不得转载:创速极风 » 现在中国和美国的量子计算机发展谁更优秀一?

搞事情!那些不能说的秘密都在这里   关注公众号:创速极风  

         

赞 (0) 打赏

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

微信扫一扫打赏