觀點投書: 「九章」量子電腦問世

2021-01-18 06:10

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大陸中國科技大學宣佈該校潘建偉等人成功構建76個光子的量子計算原型機「九章」,號稱速度較谷歌量子電腦快百億倍。(新華社)

大陸中國科技大學宣佈該校潘建偉等人成功構建76個光子的量子計算原型機「九章」,號稱速度較谷歌量子電腦快百億倍。(新華社)

「九章」繼「懸鈴木」之後超越問世:

2020年12月4日中國科學技術大學宣布成功構建76個光子(Photons)的量子計算機(Quantum Computer, 或稱量子電腦,以下皆簡稱Q/C)原型「九章,藉由漢朝時期數學書籍之名」,使中國成為全球第二個實現量子超越性(Quantum Supremacy, 或稱量子霸權)的國家,由科技大學潘建偉(維也納大學博士、中科院數學物理院士、中科技大常務副校長)和陸朝陽(劍橋大學物理博士、中科技大學教授、專長多光子糾纏)帶領的團隊歷時20餘年的努力而有成,在面對「高斯玻色採樣,Gaussian Bose Sampling」算法時只需要200秒就能迅速解決,較之目前世界上最快的超級電腦要快100萬億倍,若根據等效換算,比美國Google在2019年推出的53個超導Qubits(量子位元)Q/C「懸鈴木,Sycamore」還要快100億倍,彌補了懸鈴木依賴樣本數量技術的漏洞,Google 需要在 -273゚C的條件下讓超導線圈產生量子Qubits,而九章所實現的Q/C實驗,大部分的過程都只需要在常溫下進行,可以說在一些方面超越了懸鈴木,在量子領域一時超越先導於國際。

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高斯玻色採樣是一種非常複雜的取樣計算,也是國際上公認可以用作衡量Q/C能力的推算法,因為Q/C的計算難度呈指數型增長,因此一旦要採樣的數據過多時,就很容易逾越超級計算機的能力上限,惟利用高斯玻色採樣法測算Q/C能力則大為容易。 

Q/C 的許多運用方向:

Q/C的優越計算能力不僅僅是用來計算數學問題,根據其原理,通過特定的計算法,能夠對許多關係國家乃至人類發展的問題呈現指數型加速,舉例如下:

*天氣預報:利用Q/C 在同一時間內對所有信息進行分析且得出結果,就可知道天氣變化的精確走向,Q/C可以幫助建立更優良的氣象模型,及更深入的了解人類如何影響環境,以確定能採取哪些措施去預防災害的發生,減少經濟損失。

*藥物研製:Q/C 能夠描繪出萬億計數的分子組成,並自動選擇其中最有效的方法,極大的提高發明新型藥物的速度,並且能夠更個性化對藥物進行分析。

*交通調度:Q/C 可以根據現有的交通狀況預測下一時刻及未來的狀況,完成深度分析,進行交通調度。如果計畫公路旅行,期間要在10個不同的地方停留,一般電腦需要單獨計算所有可能路線的距離,才能篩選出最佳路線,而Q/C可以多線疊加,因之能夠不同時的計算所有路線的里程。

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