现在中国和美国的量子计算机发展谁更优秀一?
现在中国和美国的量子计算机发展谁更优秀一?
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从客观上讲,中国和美国在量子计算机上都是在吹嘘,目前两国发明的量子计算实用性并不高,所以都扯不上什么优秀可言。
从现实角度来讲,目前并没有量子计算机,只有量子计算器。
无论是中国的“九章”量子计算机、还是“祖冲之”量子计算机、又或者是美国的“悬铃木”量子计算机,从本质上来看它们还不能叫计算机,只能叫计算器。
原因是中国的“九章”与“祖冲之”只能做玻璃色采扬的计算,而美国的“悬铃木”也只能做随机数采样的计算,除此之外什么都做不了,所以这些所谓的量子计算机目前仅仅只是一个计算器而已,并且还只能做一种单一数学题的计算。
当然了,不管是中国还是美国,把量子计算机的原型做出来只是为了证明量子计算机比传统计算机具有更强的计算能力。
当前不管是中国的量子计算机,还是美国的量子计算机,距离真正的量子计算机还有很长的路要走。
两国的量子计算机根本无法进行对比。
目前中国的量子计算机只能做玻璃色采样,而美国的量子计算机只能做随机数采样。换句话说中国的量子计算机做不了随机数采样,而美国的量子计算机也做不了玻璃色采样,所以无法对两国的量子计算进行比较。
当然了,现在很多媒体都在吹嘘中国的量子计算比美国的量子计算,在计算速度上快多少亿倍,就认为中国的量子计算比美国的厉害,其实这是一种浮夸的说法。
原因是中国的量子计算机在做玻璃色采样时对此的对象是传统的超级计算。而美国在做随机数采样时对比的也是传统的超级计算机。如果拿双方都拿传统超级计算机对比得出的数据来比较的话,中国的量子计算机的确比美国的快100亿倍。
但问题是中国的量子计算机算的是玻璃色采样,而美国的量子计算机算的是随机数采样,两者不在同一个频道上。
如果你听不明白这是什么意思,就把中国量子计算机与美国的量子计算机进行位置互换,让中国的量子计算机去做随机数采样,让美国的量子计算机去做玻璃色采样。
如果双方位置颠倒的话,那么得出来的结果也是颠倒的。到时候中国的量子计算机在计算随机数采样时的速度,是比不上美国量子计算机计算随机数采样的速度。
简单地说,中国的量子计算机在计算玻璃色采样的速度比美国强,但在随机数采样的速度比美国的弱,反之亦然。
可惜的是由于中国的量子无法计算随机数采样,而美国的量子计算机也无法计算玻璃色采样,所以两国的量子计算机是无法进行“等价”对比的。由此双方不存在谁更强或者谁更弱的说法,只能说大家在各自设定的领域内都是最强的。
中国量子计算机与美国量子计算机各自存在的弊端。
由于中国使用的是光子作为量子计算的量子,由于光子比较脆弱,操控大量光子的难度非常高,因此无法快速地增加量子的比特数量。
这也是为什么“祖冲之2号”只比“祖冲之1号”只增加了几个量子比特的原因。
美国使用的是超导电子,超导电子在低温下非常稳定,所以美国的量子计算可以快速地实现量子比特的增加。
这也是为什么美国动不动就高喊要搞出100万量子比特,或者1000万量子比特的量子计算机的原因。
但也并不是说美国使用超导电子搞量子计算机就比使用光子搞量子计算机更有前途。
因为使用超导电子做比特的话,要增加比特数量就需要同步增加量子的数量,而量子使用得越多,其运算错误的概率就会越高,所以当前美国的量子计算机就存在运算错误概率带非常高的问题。
反观我国使用光子作量子,虽然操控大量光子非常困难,但是可以通过用光子的动量、偏振、轨道角动量,这三个自由纬度制作量子比特。
当前我国只用6个光子就获得了18个量子比特,所以使用光子做量子计算机不需要使用大量的光量子就可以获得大量的量子比特,而且计算准确率也更高。
(完)
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今年的10月26日,中国科学技术大学宣称该校潘建伟主导的量子计算机研究团队与中科院上海技术物理研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作成功造出了九章二号光量子计算机和祖冲之二号超导量子计算机,我国因此成为在两条量子计算路径上取得“量子计算优越性(国外称“量子霸权”)”的国家。
不过美国在这方面的研究并不落后于我国,就在11月15日,美国IBM(美国国际商用机器公司)创造出了世界上信息量最大的超导量子计算机“鹰”,其处理器的量子比特串联了127个量子比特,比同路径的我国的可编程超导量子计算原型机“祖冲之二号”量值比特数(66个)多了近一倍,成为当今世界正在研发中的性能最强大的超导量子计算机。
超导量子计算技术是目前最有前景的量子计算发展路径,操作时量子相干时间比较长,用微波就可以有效的操控,制造方面也和现有半导体工艺比较接近,量子比特间的关联也相对比较容易。但是每个量子比特想要完全操作一致,使其都达到很高的性能是很困难的,而且超导量子需要在极低温环境下工作。
目前还没看到这台超导量子计算机的性能参数,但专家称与性能呈线性增长的经典计算机不同,在超导量子计算领域,每增加一个量子比特,就代表着在计算性能方面向前迈出一大步,因为增加一个量子比特基本就会让量子处理器的潜在性能翻上一番,“鹰”比我国的祖冲之二号的量子比特多了近一倍,高达61个,算力增加的倍数十分庞大,而我国“祖冲之二号”在求解“量子随机线路取样”任务方面的速度就已经是目前全球最快的超级计算机的1000万倍以上了。
所以,研制出超过100个量子比特的超导量子计算机的意义是十分重大的,但是量子比特是极难制造的,需要用巨型低温制冷器才能保证超导量子计算机的正常运行。“鹰”处理器的芯片是在位于美国纽约州的IBM的工厂制造的,此次制造的量子芯片使用了新技术,而随着量子计算机在制冷器和控制系统等领域取得新的进展,这些新技术最终会增加量子比特数量。
IBM的鲍勃·苏托就称这表明这项技术具有可拓展性,人类将有足够的计算能力来解决有趣的问题,这也是超导计算技术通往更强大机器的铺路石,“鹰”处理器是通往更大量子计算信息量的踏板。而IBM高层已经表示希望明年展示能运行433个量子比特的“鱼鹰”处理芯片,并且打算在2023年推出能运行1121个量子比特的“秃鹰”量子芯片。
由此也可见,美国在量子计算机的研究上正在加快脚步,我们也不能松懈,毕竟拥有“量子霸权”是可以拥有降维打击能力的,容不得我们懈怠。
参考消息:
《光明网》11月17日文章《最强超导量子计算机“上新”了》
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我国光量子计算机绝对领先地位,超导量子计算机紧跟美国
无意中发现这个话题,现在回答起来有底气多了,原因就在于今年12月4日,我国的宣布的可以说是震撼性的量子计算机“九章”。他由中科大潘建伟团队、中科院上海微系统所和国家并行计算机工程技术研究中心联合研制。在解算某些算法上速度要比美国谷歌的超导量子计算机“悬铃木”快100亿倍,显然有“九章”作为支撑,这样回答也硬气多了。
76光量子的九章量子计算机
实际上量子计算机有两条途径,光量子计算机和超导量子计算机,两者可以说是完全不同的科技线。超导量子计算机是以超导体内的电子作为量子比特,这种方式量子可控性强,可编程性能好,可依托现有成熟集成电子工艺。但缺点是量子比特必须要在接近绝对零度的真空环境下运行,这就导致超导量子计算机拓展困难,对于制冷依赖太大。
谷歌53量子比特的悬铃木超导量子计算机
而光量子计算机则是用光子作为量子比特,他具有量子比特加载信息量大,干涉时间长,取样速度快等优势。缺点需要光学和观测设备结合,体积庞大,逻辑编程困难等。整体上说光量子计算机更适合作为超算,很难做小,而超导计算机商业化前景广阔,但很难做大。
加拿大Xanadu公司的8量子比特的光量子计算机,这是我在国外网上找到的最高级别已完成的光量子计算机
这就导致美国的量子计算机是集中在超导量子计算机领域,因为其研发的主力是牙膏厂(Intel)、农企(AMD)、微软、IBM和谷歌这样的大公司。光量子计算机短时间内不具备商业价值,他们的董事会不感兴趣。微软在十年前就想搞,但很快放弃,现在是一些想做新马斯克的科创概念公司在搞,今年新成立了个PsiQuantum,宣称要在5年内搞出100万量子比特的超级光量子计算机,还顺利的融资2.3亿美元。对于大多数企业董事会来说,虽然超导量子计算机在运算效率和容错率等方面不如光量子计算机,但对比传统芯片依然是碾压级优势。早日打通普及应用化市场,其中的经济利益无疑是巨大的。
牙膏厂的17量子比特的量子处理器,如果你的电脑冷却系统能接近绝对零度,你也可以用上量子计算机
我国在这方面则是社会主义制度的优越性体现,光量子计算机短时间内没有商业前景,经济账上要亏本。但这条科技树前景不错,给国家做超算帮忙搞科研一级棒,那么没关系,只要长期上对国家有利,这笔钱国家就投了。另一方面,我国在光量子领域研究是无可争议的领先地位,当年墨子号量子试验卫星就是以光量子作为载体,因为墨子记载了进行最早的小孔光学成像实验。现在量子通讯专线同样是以光量子作为载体,这方面潘建伟团队真的功不可没。
潘建伟院士之前曾被很多“网络大拿”们喷个底朝天,都快成喷成造假分子、经费骗子了,九章问世是最好的回答
而我国在超导量子计算机方面也有布局,中科大、浙江大学为载体。这方面同样商业化的多,像中科大成立本源量子并上市,浙江大学则和阿里巴巴合作。本源量子已经打造出6比特的夸父KF C6-130超导量子处理器,今年宣布计划明年年底推出60比特的悟源超导量子计算机,并计划以此打造量子云计算平台。超导量子计算机虽然要求的绝对零度个人电脑端很难实现,但如果作为云计算平台完全可以实现商业化运营。这方面光量子计算机由于编程困难,更多的适用于专业科技计算等领域。
谷歌的悬铃木量子芯片,悬铃木量子计算机芯片体积很小,大部分是制冷系统
所以在量子计算机方面,我们是既有国家队,也有企业队。光量子计算机没有对手,我们既领先,国外也没公司愿意搞。超导量子计算机方面要比美国落后,但也落后不了多少。
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目前在量子学科方面是中美争霸,并且整体上也是中美两国领先全球其他国家。那中国、美国在量子科学领域又是谁强谁弱呢?韩国KBS电视台在10月24日做了相应的报道,并认为中国的量子通讯领域领先美国位居全球第一,但美国在量子计算方面整体要优于中国。
量子通讯,中国目前位居全球第一
目前人类在量子通讯方面的标志性成果就是中国发射的“全球首颗量子科学实验卫星墨子号”,并交付使用。使得量子保密通信技术已经从实验室演示走向产业化道路。并且中国已经建设完成合肥、济南等规模化量子通信城域网,“京沪干线”大尺度光纤量子通信骨干网等。
“京沪干线”是连接北京、上海,贯穿济南和合肥全长2000余公里的量子通信骨干网络,并通过北京接入点实现与“墨子号”的连接,是实现覆盖全球的量子保密通信网络的重要基础。
可以说在量子通讯方面,中国目前已经是走在了各国之前。但在量子计算上,虽然中国的崛起速度令人吃惊,但与美国相比还处于追赶状态。
量子计算,美国整体上优于中国
在1990-2017年期间的全球量子计算论文数量方面,美国以8492篇的总量稳居第一,中国、德国分别以4573篇、3325篇的总量分列第二和第三名,全球论文占比均超过10%。
并且美国谷歌公司的一个研究人员在今年3月的学术会议上展示了一款72个量子比特的新样品Bristlecone,实现了1%的低错误率。Rigetti的创业公司最近宣布,他们开发了一款128量子位系统……。整体上美国无论在量子科学上的论文,专利以及展示出来的成果来看都要略微领先中国一步。
除了美国,中国在量子计算上有不小的成果。比如,中国科研团队宣布成功构建的光量子计算机,首次演示了超越早期经典计算机的量子计算能力,经典算法比世界第一台电子管计算机快10-100倍。
尽管各国成绩不少,但世界上还没有意义上的量子计算机。与量子通讯相比,量子计算的实际应用要“慢了一步”。
其他各国方面在整体上要落后中美,且仔细看各地区也是各有所长。欧洲在量子计算方面有不少的科研成果,日本、韩国、新加坡等国的研究重点放在量子通信上,在量子计算研发上只是有所涉猎。
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各有所长各有优势,总体上还是美国优秀。我们在量子纠缠保密应用进而量子通讯方面有一点优势。谷歌,IBM,苹果都在量子计算机方面有深厚基础研究和应用!
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