(关注原因:短期,量子计算原型机“祖冲之二号”和“九章二号”问世,使我国成为目前世界上唯一在两种物理体系达到“量子计算优越性”里程碑的国家)
1、事件刺激:近日,中国科学技术大学科研团队在超导量子和光量子两种系统的量子计算方面取得重要进展,成功研制“祖冲之二号”和“九章二号”,使我国成为目前世界上唯一在两种物理体系达到“量子计算优越性”里程碑的国家;
2、量子计算机历史
1)国际科技巨头IBM、Google等在超导量子计算方面持续发力,样机研发占据领先地位,纷纷制定超导量子计算发展的宏伟蓝图。IBM于2020年发布超导量子计算路线图,计划2021年推出128位物理比特“鹰”平台,2023年推出1123位“秃鹫”平台,2030年目标达到上百万位。
Google在2019年报道基于53位量子物理比特超导处理器“悬铃木”率先实验验证了量子计算优越性,2020年报道基于超导处理器开展的量子化学应用验证实验;
2)2020年,我国科学家潘建伟团队成功构建76个光子的量子计算原型机“九章”,使中国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。
3、“九章二号”和“祖冲之二号”
1)今年以来,潘建伟团队进行了一系列概念和技术创新,于近期成功研制出“九章二号”。实验结果显示,“九章二号”的算力实现了巨大提升。根据目前已发表的最优经典算法,“九章二号”求解高斯玻色取样问题的处理速度,比全球最快的超级计算机快亿亿亿倍(10的24次方倍),比“九章”快100亿倍。“九章二号”1毫秒可算出的问题,全球“最快超算”需30万亿年。在研制量子计算机之路上迈出重要一步。
2)2021年5月,研究团队在“祖冲之一号”的基础上,采用全新的倒装焊3D封装工艺,解决了大规模比特集成的问题,研制成功了“祖冲之二号”,根据目前已公开的最优化经典算法,“祖冲之二号”处理量子随机线路取样问题,计算复杂度比谷歌的53比特超导量子计算原型机“悬铃木”提高了6个数量级,在计算速度上,“悬铃木”比目前最快的超级计算机快2个数量级,“祖冲之二号”比目前最快的超级计算机快7个数量级。
4、量子计算机由第一阶段,步入第二阶段:纠错和近期应用的探索
1)大规模量子计算机的物理实现是世界科技前沿的重大挑战之一。因此,实现对于量子计算的物理实现,国际学术界采取三步走的路线图。其中,第一个里程碑,在学术上被称为“量子计算优越性”;
目前,量子计算优越性的成功演示标志着量子计算研究进入发展的第二阶段,开始量子纠错和近期应用的探索。
2)中国科学院院士潘建伟:下一步我们希望能够通过4到5年的努力实现量子纠错,在使用量子纠错的基础之上,我们就可以来探索用一些专用的量子计算机或者量子模拟机来解决一些具有重大应用价值的科学问题。比如药物设计、分子模拟、密码破译等。
5、风险提示:新技术到产业化应用是一个漫长的过程,目前量子计算的发展还处于纠错和应用探索的阶段,很难预测产业化应用到底需要多久;
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(部分资料来自网络信息、投资者调研)