200秒完成6亿年工作，量子计算机“九章”有多牛逼？

作者 | 谈君

图片来自网络

上周，中国科学技术大学宣布，由中国科学技术大学潘建伟和卢朝阳组成的研究团队，与中国科学院上海微系统研究所、国家并行计算机工程技术研究中心，构建了76个光子100个模式的量子量子系统。计算机原型“九章”。

这一成果使我国成功达到了量子计算研究的第一个里程碑——量子计算的优越性。

那么究竟什么是量子计算机？简而言之量子计算机有多强大，量子计算机是一种使用量子力学比普通计算机更有效地执行某些计算的计算机。

不要误会我的意思，这是完全不同的......

而在处理“高斯玻色采样”问题时，“九章”比目前最快的超级计算机快了 100 万亿倍。

也就是说，一台九章量子计算机处理事物只需要200秒，而目前世界上最快的超级计算机计算需要6亿年。

200秒只是一瞬间，6亿年却早已沧桑。

今天，Talk先生想和大家分享张浩的演讲。在他看来，量子计算机不仅计算速度更快，而且可以改变世界。

张浩，清华大学物理系副教授

大家好，我叫张浩。我研究的主题实际上是物理学中的凝聚态物理学。什么是凝聚态？凝聚态物质就是我们都知道的固体、液体，对吧？他们凝聚在一起的所有这些分子。然后我做了凝聚态物质的实验，然后专门在这个凝聚态物质的一个更小的方向上做实验。如果说专业点，那就叫介观物理，就是这样一个介于宏观和微观之间的物理，因为我在做实验，我们在做微纳级别的器件处理和数据测量，所以我们的主要应用之一或者我们的技术，使用的技术其实和现在的芯片是一样的，比如做芯片的技术。，其实高度吻合。

因为我们研究量子科学，所以我们想做的是下一代量子芯片，也就是所谓的量子计算机。您可能对量子计算这个词听过太多了。量子计算比计算机有什么优势？事实上，这很简单。它是关于它有多快，它有多快，以及它有多快。我举个例子，比如保理，大家可能在小学和中学都学过保理吧？例如，如果我告诉你一个数字并问你它是哪两个数字的乘积，你应该告诉我，例如，15=3×5，对吗？数很容易，但如果我告诉你一个更大的数字呢？你如何计算？实际上，对于我们的计算机并没有特别有效的方法。我们的方法是什么？猜猜，继续努力，我们从最小的数字开始，2、< @3、 5、7，对吧？然后试试看能不能被这个数整除，如果不能，再试下一个，再试下一个。事实上，计算速度非常非常慢。例如，我把一个长度为 1024 位的整数扔给你，然后问你，它等于哪两个数的乘积。最快的经典计算机要做到这一点，大约需要 11 年才能解决。

如果能造出量​​子计算机，用量子算法来计算这个问题，100秒，也就是我们能计算多快，从11年的尺度，到100秒的尺度。这11年的规模基本上是无法估量的。这就是我们所说的无法计算的问题。基本上现在量子计算机都可以计算出来了，所以大概就是这样的突破吧。

你可以说，我不关心分解，我为什么要关心分解，它有什么用？但实际上，因式分解非常有用。例如，假设我们都在谈论保密，对吗？银行或军队的安全系统量子计算机有多强大，它只取决于保理。假设我想告诉你一个数字，对吧？但是我不想让别人知道，怕别人截到这个号码，我该怎么办？假设我想告诉你关于 A 的事，对吧？

但是我们可以提前协商一个数字，比如说B，对吧？那么当我想告诉你A的时候，我不告诉你A，我告诉你A乘以B的产品，我什至可以向全世界宣布这个产品，每个人都知道产品是什么，但是因为它太大了，如果你想用经典的电脑计算，你不能计算，但是因为我们事先商定了这个数字B，只有你我知道，然后我告诉你它的产品后，你立即使用这个产品乘以我们可以在事先协商好这个B之后得到A，所以在这种情况下，它的保密性能会很好。

这台量子计算机给我们的安全系统带来了巨大的变化。我们现在可以计算出过去 11 年无法计算的问题。这就是我们之前所说的。如果造出一台量子计算机，我们的经典计算机将不得不更换计算机的安全系统，也就是很容易破解经典计算机的密码。

我们应该有一个共识，如果造出真正的量子计算机，它的意义确实不亚于，比如第一架人类飞机，或者登陆月球，因为正如我刚才告诉你的，我们从 11 年到 100 秒，这个规模是难以想象的。我只是举一个简单的例子。例如，它可以改变我们的密码系统和银行系统。对？但它实际上还有其他应用。例如，它可以帮助人类开发新药。就像我们的量子计算机一样，我们现在可能认为我们的计算能力非常非常快，但是，其实我想告诉大家，在各行各业中，我们现在的计算机远远不能满足我们的需求。例如，当我们做物理研究时，我们需要使用近似来做很多问题。我们不知道我们对这些近似所做的假设是否正确，为什么？

因为我们不能做准确的计算，所以需要的计算量太大，所以这个时候如果量子计算机能帮上忙，比如能帮我们预测一两个新药，能有效治疗癌症，我认为仅此应用程序就足以彻底改变我们整个社会和整个人类社会。所以从另一个角度来说，量子计算机之所以快，是因为薛定谔的猫，它可以同时做两件事，就像我们经典计算机是怎么做计算的，我们把一个任务拆分成很多小任务，然后我数一个先做任务，然后再数第二个。

所以必须是肯定的，就是一个一个地计算。有了量子计算机，你可以同时生成一个叠加态并计算，所以这是一个直观的理解，也就是说，量子计算机为什么做的快，是因为薛定谔猫的叠加态和量子纠缠的概念。

量子人工智能是一门跨学科的学科。当然，我也知道人工智能。当然，仅限于科普层面，或者我可能看过几篇文章，所以那不是我的舒适区，也就是我对AI的理解不是很多，但我大概可以想象到量子计算速度很快，因为AI对算力也有非常大的需求。可以帮助AI形成一个效果，就是1+1>2的效果，比如阿尔法狗。，他们之前做不到，因为他们的计算速度跟不上。现在，如果他们跟上，基本上就是之前的报道说的，就是当你的计算速度超过多少的时候，会发生什么样的变化。所以如果量子计算能一下子带来11年到100秒的突破，