拥有终极计算能力的量子计算机,离市场应用还有多远?

超越经典计算的突破路径

从1900年,德国物理学家普朗克提出量子概念,到量子力学20世纪初逐步得到确立,不同于经典力学的漫长应用过程,量子力学转化为真正的社会技术进程明显较快。

“量子计算应用发展速度也越来越快,量子计算全面爆发的时代或许很快就要到来。” 本源量子公司董事长孔伟成博士告诉科技日报记者,量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式,它与现有的经典计算模式完全不同。经典计算使用二进制的数字电子方式进行运算,而二进制总是处于0或1的确定状态。量子计算借助量子力学的叠加特性,能够实现计算状态的叠加。它不仅包含0和1,还包含0和1同时存在的叠加态。

“简单来说,量子计算机就是使用量子器件制造,利用量子的叠加与纠缠特性,运行量子算法与量子软件的新型计算设备。在处理某些特定问题上,相对于经典计算机具有指数级别的计算速度优势。”孔伟成说。

“量子计算是人类下一代信息技术的主要突破方向。”孔伟成告诉记者,随着人类对于计算机算力需求的不断提升,伴随着“摩尔定律”,半导体芯片的制程也在快速缩小。目前已经达到了5纳米的尺度。

“5纳米大小只相当于40个硅原子,如果硅基半导体器件继续缩小至1纳米级,那就意味着我们已经从‘经典物理学’深入到了‘量子物理学’领域。”孔伟成说,在这样的情境下,量变已经带来了质变——量子隧穿效应不可避免。“我们无法再通过PN结控制电路通断来实现逻辑,也就意味着摩尔定律即将走向终结。所以,大规模集成电路为基础的经典计算机到此便是终点。研发量子计算机,也就成为了帮助人类继续提升计算能力的新方向。”

快来“尝鲜”中国量子计算服务

“我们刚刚发布的本源量子云,为用户提供了基于真实超导量子计算机的量子计算运行环境,用户可以使用云平台在线开发、运行量子程序。”孔伟成告诉记者,本源量子云可面向全世界用户提供包括开发量子程序、运行体验典型量子应用、复杂网络排序、用户偏好行为预测应用等方面的应用服务。

利用开发量子程序服务,用户可使用图形化界面编程与QPanda、Jupyterlab编程工具,分别适用科普与入门用户和于专业开发者。用户编写好的量子程序由云平台发送到后端的真实量子计算机运行,并返回结果。

在本源量子云上运行体验典型量子应用,能够让用户更好地理解、使用本源超导量子计算云平台。本源量子推出了复杂网络排序应用、手写数字识别应用、用户偏好行为预测应用等三款典型的量子计算编程应用。

“这三款应用基于目前成熟的量子算法,都是由本源量子团队使用自主研发的量子编程框架QPanda与量子编程语言QRunes开发的。”孔伟成告诉记者,复杂网络排序应用可对给定的网络进行建模,这一功能将为预测病毒的下一个传播点提供重要参考,帮助各地更为高效地分配防疫物资与医疗资源。手写数字识别应用在AI领域占有举足轻重的分量,为后续量子算法加速计算机视觉量子化处理提供了可能。用户偏好行为预测应用则基于量子机器学习框架实现量子关联规则数据挖掘算法,将用户数据编码到量子叠加态上,并基于此给出用户偏好预测,相较于经典算法可以达到指数级的加速效果。“这个应用的实现为未来量子推荐系统实现和落地打下了基础。”孔伟成说。

为实现中国的“量子霸权”稳步前行

目前最快的超级计算机运算能达到每秒执行5亿亿次指令,这个速度快的可怕吧,不过有了量子计算机后,足够让你怀疑人生。

之前有媒体报道称‘量子之下无密码’,国外曾使用量子计算机8小时暴力破解史上最安全加密算法RSA-2048,这说明量子计算机具有破解一切加密信息的能力!如果你在新闻中看到有人成功制造出了量子计算机的话,你最好立刻冻结自己的信用卡。因为,当你在网上购物时,目前所有保护你的信用卡信息的方法将会在一瞬间被量子计算机攻破。

“量子计算利用量子力学的叠加与纠缠特性,配合专用的量子算法,在处理某些特定问题上相对于经典计算机具有指数级别的加速作用。从目前的研究来看,未来量子计算机有望在密码破解、化学分子模拟、金融工程、人工智能等领域发挥重大作用。”孔伟成说。

“虽然量子计算机前景远大,可是落地应用依旧长路漫漫,”孔伟成解释说,本源量子自主研发的6比特超导量子芯片,通过“量子数据总线”来实现6个超导量子比特的任意两两相互耦合。利用精确设计的脉冲序列,可以实现高保真度的量子逻辑门操作,进而能够设计并演示量子算法。该处理器运行、操控、读取功能稳定,保真度、相干时间等多项技术指标达到国际先进水平。

6比特超导量子芯片 夸父KF C6-130示意图

6比特超导量子芯片 夸父KF C6-130示意图

“实际上,影响量子芯片性能的不只是比特数目这一指标,还包括保真度、退相干时间等。”孔伟成告诉记者,未来,本源量子研发的24比特量子处理器,将采用更加先进的超导空气桥(Air Bridge)架构,支持演示中小规模的量子算法。结合本源量子最新发布的32比特量子计算机控制系统,本源量子预计将在2021年底推出第二代60比特的悟源超导量子计算机,力争3到5年内实现中国的“量子霸权”。

24比特超导量子芯片 夸父KF C6-130示意图

24比特超导量子芯片 夸父KF C6-130示意图

新版应用追踪政策下月生效 谷歌临时纠正了一个“不恰当”的描述

近年来,行为类似“跟踪狂”的 Stalkerware 软件已经引发了活动人士的强烈关注。庆幸的是,以苹果和谷歌为代表的科技巨头,正在收紧自家应用商店平台上的隐私政策。根据早前公布的信息,谷歌计划从 10 月 1 日起开始实施新版 Play 商店政策。然而从书面描述来看,新版政策似乎有些矫枉过正。

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[图]GNOME启用新版本规划:直接从3.38升至GNOME 40

在昨日发布半年度更新版本 3.38 之后,GNOME 团队宣布即将于2021年3月发布的下个版本将直接跳跃到 GNOME 40。在 6 个月的开发周期内,GNOME 40 会经历三个重要里程碑,分别是 Alpha、Beta 和 RC(Release Candidate)。

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阿里达摩院发布AI EARTH 全球首次实现多源对地观测数据分析

9月18日消息,2020云栖大会上,达摩院发布首个泛自然资源行业AI引擎AI EARTH。阿里巴巴称,AI EARTH首次实现对天、空、地多源数据精准分析的能力,可清晰记录分析地球每一寸土地变化,大到山川植被湖泊面积变化、小到农作物生长情况,都能快速、精准分析。

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混合硬盘归来?西数:下一代HDD将大量使用NAND闪存

HDD硬盘的市场空间目前正在日益受到SSD硬盘的侵蚀,除了超大容量的HDD硬盘之外,SSD在笔记本、电脑及数据中心市场几乎可以完美取代HDD。西数公司是唯一一个同时掌握NAND闪存及HDD硬盘的公司,这让他们有了互相弥补的可能。

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RTX 3080核心频率曝超37%:没液氮就别玩了

RTX 3080的性能表现几乎无可挑剔,但这一次超频完全没有空间了。RTX 3080公版的核心频率超40MHz都无法通过测试,GDDR6X显存倒是挺能超但是对性能提升毫无益处。当然,如果动用液氮,那就完全不一样了。

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中科院院士:2045年中国火箭实现1小时全球抵达

2020年是中国航天的大年,今年发射的火箭及航天器创造了新纪录。现在中国航天又有了新目标,2045年将实现火箭1小时全球抵达的航班化航天运输。新华网报道,日前在福州举行的2020年中国航天大会上,中国科学院院士、中国航天科技集团有限公司科技委主任包为民发表了《航班化航天运输系统的发展与思考》主题演讲。

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​华为禁令或引致NAND Flash价格下跌

美国政府对华为祭出的追加出口管制禁令于9月15日正式生效。而预计在10月6日进行IPO(首次公开发行)的全球第2大NAND型快闪记忆体(Flash Memory)厂铠侠(Kioxia、旧称东芝记忆体)在最新公布的IPO相关资料中指出,该公司卖给华为的大部分产品很有可能都是美国禁令的管制对象,而美国为华为的禁令恐让整体NAND Flash业界陷入供应过剩局面、NAND Flash价格恐下跌。

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App Clips 体验:苹果的“小程序”用起来怎么样?

在 WWDC20 开发者大会上,App Clips(官方翻译为“轻 App”)作为 iOS 14 的最后一个特性登场,苹果软件工程高级副总裁 Craig Federighi 将其形容为“探索 App Store 的简易方法”。如今 iOS 14 正式版已经上线,部分第三方开发者也开发出了支持 App Clips 的应用,那么和完整版 App 相比,App Clips 体验起来有哪些不同?

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中科院武汉病毒所石正丽:新冠病毒中间宿主仍未找到

18日下午,在中关村论坛的平行论坛全球科学与生命健康论坛上,中国科学院武汉病毒所新发传染病中心主任石正丽介绍了新冠肺炎病原学鉴定和可能的起源。她透露,团队研究显示,新型冠状病毒的自然宿主可能是蝙蝠,也不排除其他野生动物,但中间宿主尚未找到。

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警惕这种群不要进App不能装 一女子为此损失87万

速度快、股票多,甚至有“内幕股票”……这样的神仙投资App,你心动了吗?警惕!来路不明的App千万不能安装,玉环已有一名女子被骗,仅仅一秒钟账户“缩水”了87万!据浙江台州公安消息,近日,玉环市公安局港南刑侦队组织警力赶赴上海,在当地警方的协助下,捣毁了一个电信诈骗团伙,抓获嫌疑人4名,缴获电脑、手机等作案工具若干。

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车主注意 车险改革将于9月19日正式实施

据公安部统计,截止至今年6月份,国内汽车保有量已经达到2.7亿辆。其中汽车2.7亿辆,汽车驾驶人4亿。从数量来看,已经与美国持平。在此形势下,汽车保险问题也越来越受到人们的关注,最明显的表现就是汽车保险相关企业数量猛增。

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纪念“五月花号”航海400年:IBM推自动驾驶AI研究船

据外媒报道,人工智能(AI)和自动船舶将在未来几年给航运业带来革命性变化。在不久的将来,配备了一套传感器的AI导航船可能会成为航海标准。这些高度精密的船只跟几世纪前的木制帆船将形成鲜明的对比。日前,为了纪念1620年“五月花号(Mayflower)”航海400周年,IBM联手非营利海洋研究机构ProMare合作推出了一艘搭载了21世纪货物的AI机器人研究船。

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三星5nm工艺 高通骁龙875曝光:八核心三丛集架构

在苹果秋季新品发布会上,iPad Air 4率先首发5nm处理器A14。在A14公布之后,Redmi、realme等品牌先后预告新品将搭载5nm处理器。毫无疑问,这颗5nm处理器便是即将在年底登场的高通骁龙875,这是2021年安卓旗舰的标配。

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