它只用了200秒 就完成了超算6億年的計(jì)算量

2021年03月04日10:21  來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)
 
原標(biāo)題:它只用了200秒 就完成了超算6億年的計(jì)算量

  2020年12月4日,《科學(xué)》雜志公布中國(guó)“九章”計(jì)算機(jī)重大突破。這臺(tái)由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽(yáng)等學(xué)者研制的76個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī),求解“高斯玻色取樣”這一問(wèn)題只需200秒,而根據(jù)目前最優(yōu)的經(jīng)典算法估計(jì),世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)(以下簡(jiǎn)稱超算)要用6億年。200秒只是短短一瞬,6億年早已是滄海桑田。在谷歌“懸鈴木”之后,我國(guó)成為全球第二個(gè)實(shí)現(xiàn)“量子計(jì)算優(yōu)越性”的國(guó)家。

  量子計(jì)算機(jī)在原理上具有超快的并行計(jì)算能力,相比經(jīng)典計(jì)算機(jī),有望通過(guò)特定算法在一些具有重大社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的問(wèn)題方面實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)別的加速。當(dāng)前,研制量子計(jì)算機(jī)已成為世界科技前沿的最大挑戰(zhàn)之一,也是歐美各發(fā)達(dá)國(guó)家角逐的焦點(diǎn)。

  量子計(jì)算研究要突破的第一道難關(guān)就是實(shí)現(xiàn)“量子計(jì)算優(yōu)越性”!傲孔佑(jì)算優(yōu)越性像個(gè)門檻,是指當(dāng)新生的量子計(jì)算原型機(jī),在某個(gè)問(wèn)題上的計(jì)算能力超過(guò)了最強(qiáng)的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī),就證明其未來(lái)有多方超越的可能!敝袊(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授陸朝陽(yáng)說(shuō),多年來(lái)國(guó)際學(xué)界高度關(guān)注、期待這個(gè)里程碑式轉(zhuǎn)折點(diǎn)的到來(lái)。

  2019年9月,美國(guó)谷歌公司宣布研制出53個(gè)量子比特的計(jì)算機(jī)“懸鈴木”,其對(duì)一個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題的計(jì)算只需200秒,而當(dāng)時(shí)世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“頂峰”計(jì)算這個(gè)問(wèn)題則需要2天,因此谷歌公司宣稱他們?cè)谌蚴状螌?shí)現(xiàn)了量子優(yōu)越性。

  所謂高斯玻色取樣,是一個(gè)計(jì)算概率分布的算法,可用于編碼和求解多種問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)顯示,“九章”對(duì)高斯玻色取樣的計(jì)算速度,比目前世界最快的超算“富岳”快100萬(wàn)億倍,同時(shí)也等效地比谷歌“懸鈴木”快100億倍。

  相比“懸鈴木”,潘建偉團(tuán)隊(duì)表示,“九章”有三大優(yōu)勢(shì):一是速度更快。雖然算的不是同一個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題,但與最快的超算等效比較,“九章”比“懸鈴木”快100億倍。二是環(huán)境適應(yīng)性。“懸鈴木”需要零下273.12攝氏度的運(yùn)行環(huán)境,而“九章”除了探測(cè)部分需要零下269.12攝氏度的環(huán)境外,其他部分可以在室溫下運(yùn)行。三是彌補(bǔ)了技術(shù)漏洞!皯意從尽敝挥性谛颖镜那闆r下快于超算,“九章”在小樣本和大樣本上均快于超算。

  對(duì)于“九章”的突破,《科學(xué)》雜志審稿人評(píng)價(jià):這是“一個(gè)最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)”“一個(gè)重大成就”。

  潘建偉表示,這一成果確立了我國(guó)在國(guó)際量子計(jì)算研究中的第一方陣地位,為未來(lái)實(shí)現(xiàn)可解決具有重大實(shí)用價(jià)值問(wèn)題的規(guī)模化量子模擬機(jī)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。此外,基于“九章”量子計(jì)算原型機(jī)的高斯玻色取樣算法在圖論、機(jī)器學(xué)習(xí)、量子化學(xué)等領(lǐng)域均具有潛在應(yīng)用,將是后續(xù)發(fā)展的重要方向。

(責(zé)編:嚴(yán)遠(yuǎn)、韓慶)
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