九章量子计算机「中国九章量子计算机」

很多朋友对于九章量子计算机和中国九章量子计算机不太懂，今天就由小编来为大家分享，希望可以帮助到大家，下面一起来看看吧！

量子计算机“九章”：比普通电脑快百亿倍，传统电脑会消失吗

12月4日，中国科学技术大学宣布，潘建伟团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，成功构建出76个光子的量子计算原型机“九章”，求解数学算法的高斯玻色采样问题，并在线发表论文《用光子使用量子计算优越性》，成功宣告中国成为获得“量子优越性”的第二个国家，而“量子优越性”，还有另一个说法，叫做“量子霸权”。也就是说中国是第二个拥有“量子霸权”的国家，仅次于美国。

那么这个“量子霸权”到底有什么用呢？量子计算机能够代替传统计算机吗？量子计算机到底是什么东西？

这是一类遵循量子力学规律，并可以进行高速数学和逻辑运算、存储以及处理量子信息的物理装置。当某个装备处理和计算的量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。和普通的计算机相比，你可以将它理解成用量子力学规律来进行高速运算的计算机，同时拥有运行速度快，处理信息能力较强，应用范围较广的特点。

它的运行速度到底有多快呢？以这次潘建伟教授团队研发的“九章”来说，九章这次解决的问题叫做“高斯玻色采样”。相信不少人都知道高尔顿钉板，它是由英国生物统计学家高尔顿设计，一个用来计算随机概率的设施。

在一块钉板上，在相同距离钉上钉子，使所有的钉子彼此间的距离都保持相等，然后在正中间入口处放上玻璃球，小圆球在向下降落的过程中，碰到的钉子皆会以1/2的概率，向左或者向右滚动，然后再碰到下一层的钉子，继续向左或者向右滚动，一直到滚到底板下面的位置。

而高斯采样就是将许许多多的小球，不断放入，去研究它们最终会在底板每个格子出现的概率，即所谓的研究随机现象的模型。而玻色是什么呢？它是指量子计算机将小玻璃球换成各种玻色子，例如这次“九章”采用的就是光子，成功采取5000万个样本的研究数据。

不要小看这个问题，如果我们采用的是传统计算机来计算这个问题，那么普通计算机是需要上百亿年才能成功计算出结果。而如果采用的是目前世界上最快的超级计算机“富岳”来说，同样也需要6亿年的时间才能解答这个问题。但“九章”呢？它仅仅只需要200秒的时间，就将所有样本的输出结果进行统计计算。

速度到底有多快不用说明了吧。如果不理解，我们再来说说美国。2019年，谷歌发明的“悬铃木”量子计算机，让美国成为首个获得“量子优越性”的国家。这是一个采用53个量子比特的计算机，针对的是随机线路取样的问题。这个问题简单来说，就是一个人走到一个路口，有向左和向右的两条道路，不管是向哪边走，依旧会出现向左和向右的两条岔路，以此去观察最后的结果。

对于这个问题，“悬铃木”同样只用200秒就完成100万次的取样，如果采用当时世界上最快的超算“顶峰”来说，需要2天半的时间才能计算出来。值得一提的是，这次我们发明的“九章”，如果以计算速度而言，是要比谷歌的“悬铃木”要快上100亿倍。

不过也只是按照理论来说，因为两者面对的问题不同，两者采用的量子比特不同，很难评价到底是谁的性能更好一些。如此快速的计算能力，不难理解为什么各国要研究量子计算机了吧？

在未来世界，当人们解决量子计算机在逻辑计算的限制后，带来的是难以想象的高效计算能力。

但量子计算机太抽象，因此从很难被人们认可。很多人就在疑惑一件事，量子计算机会不会取代传统计算机，会不会以后我们打游戏、看视频，都是用量子计算机来进行操作的。对于这个问题，就目前来看是完全不可能的。

因为量子计算机如今更多的职责，是解决那种人类和传统计算机难以完成的高效运算和信息处理的问题。但未来会怎么样，目前其实还不好说，可能会取代也可能不会取代。为什么这么说呢？

首先我们得理解，传统计算机和量子计算机的差异性。学过计算机知识的人都应该知道“比特”是什么，说的其实就是信息量单位，也就是二进制数字中的“位”。二进制，是计算机最基本的工作原理，而每一个“0和1”都是一个“位”。就比如32位计算机的CPU，说的就是和这个CPU一次最多只能处理32位数据。

而量子计算机也是如此。不过它最基本的单位不是“比特”，而是“量子比特”，目前对于这个东西还没有一个明确的定义，但简单来说，就是用量子态的物质来做基本单位。如此一来，它计算时还需要结合量子的各种状态，笼统说起来，比特的状态是唯一的，但量子比特是允许在同一时刻拥有两个状态的叠加，这是量子计算的基本性质，可以理解成，它是“薛定谔的比特”。

不过和传统计算机相比，量子计算机如今的限制很多。目前全球还没有一个严格意义上的量子计算机，就是“九章”，其实都只是原型机。因为量子计算机需要满足4个条件。一是用这个物理体系可以表示量子比特；二是可以把量子比特制备到特定的初始状态；三是可以把这个体系按照期望的方式进行变化；四是可以测量体系的输出。

因此现如今的量子比特，往往都局限在光学、离子阱、超导和核磁共振，我们的九章就是采用光学，而悬铃木则是采用超导。因此，量子计算机距离实用还十分遥远，即便他拥有难以想象的运行速度，但我们如今是无法拿来使用的，只能用来计算一些问题。

因此，如果你问量子计算机打游戏会卡吗？只会让人啼笑皆非，现如今的量子计算机，更被科学家关注的，其实是它解决的问题是什么，就比如这次的“高湿玻色采样”。

但你也别以为，量子计算机就没有用了，它未来的前景是无限光明的，并且就对现阶段而言，它体现的还是中国技术的突破。一个是证明，我国掌握现如今的最强能力的量子光源；一个是证明，我国掌握现如今最强大的干涉技术；一个是证明，我国掌握微观粒子的高精密操控技术。还有就是上海微系统所研发的探测器，也代表的是现如今的最高技术水平，都是在表达，中国量子技术上的成功和突破。“九章”的研发成功，让中国在量子领域处于优越地位。

对于量子的东西，对于我们普通人而言是十分抽象，但它确实关系着许多科学问题和技术难题。许多人类至今无法解决的问题，以后都得靠量子计算机来进行。如果我国能够一直保持领先，我们的科技水平也将迅速提高，现在你还会觉得量子计算机没有用吗？

九章量子计算机每秒多少次

量子计算机九章：6亿年计算，它只需200秒，超谷歌100亿倍

“九章”的超高算力主要依靠的是其量子叠加态和量子并行运算。以两个比特的系统为例，传统计算机一次只能表示00/01/10/11中的一个，需要四次才可将其全部表示出来；而量子叠加态只需要一次，就可以完成传统计算机的工作。因此量子计算机的算力得到了巨大的提升。以“九章”为例，它由七十六个光子控制，其算力在2的76次幂级别，因此其计算能力遥遥领先传统计算机。

量子并行运算与传统并行运算不同。以穿越迷宫为例，在上万条路中只有一条通向出口。传统计算机像是一只蚂蚁，先选择一条路一直走到死胡同再换一条，如此往复直至找到出口；而量子计算机像是一群蚂蚁，它们分工明确，可以一次性包揽所有的路，从而快速找到出口。

近年来，中国在量子技术领域取得了一系列重大进展。2020年12月4日，《科学》杂志公布的中国“九章”计算机重大突破，让世界瞩目。这台由中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等学者研制的76个光子的量子计算原型机“九章”，在谷歌“悬铃木”计算机之后，再次成功实现了“量子计算优越性”的里程碑式突破。