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量子計算,未來已來?

發(fā)布時間:2024-12-14 06:02:26 來源:科普時報 字號: [ 大 ] [ 中 ] [ 小 ]

一臺電腦就能同時處理大量復雜的計算任務,而且速度比現(xiàn)有的超級計算機還要快上億萬倍。

這樣的情景,你或許認為只會出現(xiàn)在科幻電影里,但量子計算正在慢慢將其變?yōu)楝F(xiàn)實。

12月9日,谷歌推出105個物理量子比特的量子芯片Willow,5分鐘內就能完成傳統(tǒng)超級計算機需要10^25(10的25次方)年才能完成的計算;此前幾天,中國電信推出“天衍-504”超導量子計算機,問鼎全國量子比特數(shù)之最……這些創(chuàng)新成果涌現(xiàn)的背后,是量子計算褪去神秘面紗正緩緩步入公眾的視野。

所謂量子計算,是基于量子力學的一種全新計算方式,跟傳統(tǒng)經(jīng)典計算截然不同。人們所熟悉的經(jīng)典計算,采用0或1的二進制位比特,其形態(tài)如同傳統(tǒng)電開關,非開即關。而量子計算的基本單元是量子比特,其特有的疊加態(tài)與糾纏態(tài),能同時表示多個狀態(tài)。“也正是這種特性,使得量子計算機能夠同時并行處理大量信息,在處理復雜問題時表現(xiàn)出驚人的效率?!敝猩酱髮W教授、量子精密測量與傳感廣東省重點實驗室主任羅樂說。

如果說,經(jīng)典計算像一個按部就班的老郵差,只會沿著既定路線緩慢送信。那么,量子計算就是智能化的電子郵件系統(tǒng),能以無數(shù)分身瞬間穿越時空達成使命。

“量子比特超強的計算能力,讓量子計算機在解決質因數(shù)分解、大規(guī)模數(shù)據(jù)優(yōu)化等一些特定問題上,擁有遠超經(jīng)典計算機的優(yōu)勢?!敝袊茖W院計算技術研究所工程師劉延嘉說,這也正是產(chǎn)學研各界對量子計算寄予厚望的主要原因。

算力強悍如斯,但量子計算機在我們日常生活中卻并不多見。

那是因為,量子計算的痛點也同樣明顯。羅樂說,量子比特非常“嬌弱”,極易受環(huán)境干擾,哪怕是一些微小的振動、電磁場變化都會破壞其疊加態(tài),從而導致計算失誤?!按送?,量子計算機的擴展性也是一大挑戰(zhàn)?,F(xiàn)有量子計算機量子比特數(shù)量還是有限,距大規(guī)模量子計算所需的數(shù)千個還遙不可及。”

從谷歌的Willow量子芯片和中國電信的“天衍-504”超導量子計算機來看,科學界正在努力克服量子計算的這些痛點?!肮雀鑇illow量子芯片的突破,或將改寫人類在芯片和計算領域的發(fā)展方向。不過,這一技術從實驗室走向商用,還有很長的路?!眲⒀蛹握J為。

當前,量子計算應用大多存在于科研機構和大型企業(yè)的實驗室,其在藥物研發(fā)、金融和人工智能等領域的應用場景才初現(xiàn)端倪。“相信隨著技術不斷突破,量子計算機也能像經(jīng)典計算機一樣走進千家萬戶。也許用不了多久,量子計算就能廣泛應用于交通路線優(yōu)化、天氣精準預測、醫(yī)療影像分析等場景,讓我們的生活更加智能便捷?!绷_樂說。

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