国内最新量子计算机真机亮相 求解加速超100倍

国内最新量子计算机真机亮相求解加速超100倍这就是来自玻色量子的量子计算机——“天工量子大脑”。5月16日，玻色量子举办了2023年首场新品发布会，直接把自家量子计算机抬到现场，完成对外亮相。发布会不仅介绍了“天工量子大脑”的具体能力、实际应用情况，还细致讲解了具体原理，仿佛上了一场大学物理课！目前，玻色量子已和平安银行、中国移动等展开了量子计算应用探索，发布会上分别进行了案例宣讲。此外据悉，玻色量子3个月前刚刚获得中国移动的产业投资，这也是量子计算行业的首例产业战投。国产量子计算机开始强调实用总体来看，玻色量子的这场发布会不仅是对外发布最新自研量子计算机，更多层面还在强调量子计算的实用问题。首先，“天工量子大脑”的三大优势，都体现在解决实际问题上：-100个计算量子比特-求解加速超100倍-结果优于经典算法120%其中，具有100个计算量子比特，意味着“天工量子大脑”已达国际领先水平。（对比来看，“九章二号”具有113个光子）可以解决最高超过100个变量的数学问题，并实现了上百规模光量子之间的“全连接”控制。同时，“天工量子大脑”具备完整的可编程能力，即对应不同的应用场景和不同算法，硬件无需修改，完全通过软件配置即可实现可扩展、可编程，这极大降低了实际问题的建模复杂度。玻色量子CEO文凯表示，这是量子计算从理论优势向实用量子优势发展的重要里程碑。量子计算的显著优势体现在处理大规模计算和复杂问题。经过数十个实际案例的测试验证，相比于经典优化算法，“天工量子大脑”求解速度平均加速100倍。相比暴力破解的穷举法，加速效果提升了多个数量级。对于复杂问题而言，往往复杂度越高，量子计算的优势越明显。并且这种能力有点像AI大模型的能力“涌现”，当计算规模达到一定程度后，优势会开始明显显现。玻色量子表示，100量子比特，就是一个新的转折点。据了解，“天工量子大脑”实现加速，根本原理是利用相空间内的量子叠加态效应。相干光量子计算机利用光子作为量子比特，来实现量子计算和信息处理。当光穿过非线性材料时，其光子的波长和相位都会发生变化，在精准控制其能量和相位的过程中，在相空间会出现量子叠加态效应。利用该效应，基于timebin，“天工量子大脑”完成了100光量子比特的并行加速计算。timebin用于描述量子光学中关于时间的分割和编码方式，将时间分割成若干个离散的区间或时间槽，每个时间槽代表一个特定的时间段，光子到达或离开时间被映射到相应的时间槽中，这种时间分割可以用来编码和传输量子信息。值得一提的是，为了方便进一步理解“天工量子大脑”的能力，玻色量子CTO魏海直接在现场来了一节“物理课”。他表示，在实际问题求解中，“天工量子大脑”适用于高效求解组合优化问题。最具代表性的是21个NP-Complete模型（简称“NPC”），这个模型的应用在生活中很常见，比如打开地图、外卖软件，优化路径规划就需要用到这个模型。我们研发过程中发现，无论是学术界还是行业界、经典计算还是量子计算，都很喜欢用Max-Cut（最大割）问题作为求解的demo。Max-Cut是一种图论问题，被广泛研究和应用于离散优化、计算机科学和理论物理等领域。该问题的目标是找到一个图的划分，使得图中两个划分集合之间的边的权重之和最大化。Max-Cut问题有许多重要的应用，包括社交网络分析、电路设计、图像分割、聚类分析等。由此，玻色量子也提出采用在经典计算和量子计算中都通用的Max-Cut问题作为实用量子计算的“算力标准”。此外，为了满足量子计算机在实用过程中的各种高要求，玻色量子还已研发了一系列配套设备“量晷”、“量枢”等。并推出了“开物”SDK，能够提供定制化开发服务。据了解，目前玻色量子已经和平安银行、中国移动等达成合作，将量子计算应用于金融、云计算、通信、电力等场景。玻色量子是谁？玻色量子成立于2020年，专注于量子计算，base北京朝阳区。目前公司已获得4轮融资，最新一轮PreA+轮融资在亿元级别，由北京中移数字新经济产业基金、华控基金联合领投，盈富泰克、朝科创等机构跟投。此前投资方还有点亮资本、元和资本、海贝资本等。创始人CEO文凯，本硕毕业于清华大学，在斯坦福大学获得量子计算博士。据芯东西此前采访，文凯是在大三时选择了量子信息学方向，在进入斯坦福大学后被浓厚的创业氛围感染，由此萌生了将量子计算与产业真正结合的想法。博士毕业后，文凯曾于谷歌就职，也创办过AI领域的企业。创始COO为马寅。他毕业于中国科学院光电专业，曾任航天五院神舟飞船精密仪器分系统主任设计师。CTO魏海博士本科毕业于清华大学，后赴斯坦福攻读电子工程学博士，专注高性能计算、量子计算领域。曾研发世界首个碳纳米管计算机并登上Nature封面，曾任阿里高管。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1360157.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1360157.htm

超级量子计算机“MOSS”离我们还有多远？

超级量子计算机“MOSS”离我们还有多远？其中，量子计算机550系列的戏份之多，甚至足以媲美电影中的主角，在几乎所有的关键场所、情节中都有出场，在电影中更是将其称为流浪地球计划得以成功实施的关键。图源：流浪地球2如果你有看完片尾阶段的彩蛋，你还会发现代号550W量子计算机，或许就是整个流浪地球系列电影中的最大反派，从人类逃亡计划的基石到幕后最大反派（可能），量子计算机真的如电影中描述的那般强大吗？现实中的量子计算机到底又发展到什么程度了呢？量子计算机到底是什么？什么是量子计算机？简单来说，量子计算机就是以量子逻辑进行通用计算的设备，其与传统的计算机有着本质上的区别。目前传统的计算机基本遵循二进制（在早期的电子管时期也有十进制等设备，后期则基本为二进制），其状态只有0与1，而量子计算机则不同，简略来说它有着0、1、2三个状态。图源：VEER略懂计算机发展历史的朋友此时或许就开始吐槽了，0、1、2不就是三进制计算机吗？要注意的是，三进制的0、1、2，只是表示其逢三进一的一种计算方式，而非状态。或者这么说会更好理解，在二进制系统中，0是关，1是开，只有开与关两种状态。而在量子计算机的系统中，0是关，1是开，2则是不确定（参考薛定谔的猫），在量子力学中一般将“2”的状态称之为叠加态，“2”并不代表某一个状态，而是n个状态的叠加。图源：维基百科所以，在量子计算机的运行过程中，“2”的存在使得量子计算机可以在同一时间处于n种状态中。举个例子，我们假设存在一台有四个比特的传统计算机，这台计算机每一秒只能得到一个状态，也就是0000或0101，那么想要获得所有状态就需要16秒。此时我们还有一台具有四个量子比特的量子计算机，它可以同时计算从0000到1111的所有排列组合，这意味着量子计算机只需要1秒钟就可以输出16种状态，相当于16台传统计算机同时运行的效率。16倍，好像并不多？那么如果将比特数增加到5呢？答案是32倍，6个比特呢？64，倍。随着比特数的增加，量子计算机与传统计算机之间的性能差距是呈指数级增长的，略懂数学的朋友应该能够意识到其中的恐怖，所以实际的量子计算机速度可以达到传统计算机望尘莫及的高度。而且，量子计算机还有一个神奇的特性——量子纠缠态，量子纠缠态可以无视时间、空间使得距离无数远的两颗量子瞬间完成同步。简单来说，如果有两颗处于纠缠态中的量子，一颗在中国，一颗在月球，在中国的人将手上的量子转了个圈（比喻）同时打开激光灯照向月球，在激光到达月球前，月球上的量子就已经同步转了一圈。量子纠缠态超越时间与空间的特性，使其成为科幻作品中时空穿梭等概念的可行性猜想之一。而在量子计算机中，科学家则可以利用这个特性，让量子计算机在同一时间里进行多组不同的运算，最后通过观察使其坍塌向概率最大的结果，也就是“正确答案”。可以说，在量子计算机面前，人类目前所使用的加密系统形同虚设，拥有一台强量子计算机的人理论上可以随意进出各国的在线金融系统，并且任意修改账户上的金额。当然，这是最无聊的应用，如果现实中可以造出550W，我们甚至可以从原子层面模拟整个世界。我们离“MOSS”还有多远？在《流浪地球2》中，MOSS是搭载于最新型量子计算机550W上的人工智能，550W的强大在电影中有着多处表现。比如同时控制全球各地的数万台行星发动机，还有余力进行行星发动机的建设与维护，甚至还可以模拟数字生命，使其寿命延长到70年（在550C中为2分钟）。量子计算机的性能，取决于其内置的量子比特数量，具体的性能指标则是“量子体积”，由IBM所提出的一个专用单位。电影中的550W量子体积为8192，目前IBM新闻中公开的最强量子计算机，量子体积为128，两者相差64倍。不过，编剧似乎在这里摆了一个小乌龙，八千多量子体积的量子计算机其实我们有了，理论上在离子阱量子计算机中，只需要13个量子比特就可以得到相同量子体积的计算机。有研究相关领域的网友表示，想要实现片中550W的算力，需要8000个以上的完美逻辑量子比特，那么我们现在的量子计算机最高是多少呢？433量子比特，由IBM制造，距离影片中的550W还有20倍以上的差距。图源：IBM而且，量子比特的数量增加，研发难度也会随之飙升，想要达到550W的同等算力，我们还有很长很长的一段路要走。而算力只是制造550W的第一步，想要在现实中复刻“MOSS”，目前还看不到希望。为何？不知道大家是否还记得电影中的一个桥段，太空电梯的无人机操控系统失控，最终的解决方案是将550C接入控制中心的主电脑，直接生成新的操作系统覆盖旧系统。该剧情桥段发生的时间点中，量子计算机仍是战略设备，仅用于少数极重要的项目中，所以无人控制中心所使用的其实是传统计算机。不需要额外的操作，550C就自主完成了两个计算机系统之间的编译转码，同时还在极短的时间里自编译了一个新的系统底层。而且550系列量子计算机几乎可以被用在所有需要算力的场景，这意味着550系列是通用量子计算机，在现实的量子计算机研发中，通用量子计算机还是如同空中楼阁般的存在，可望而不可即。我们目前的量子计算机，其本身有着很大的局限性，只有在特殊的运算中才能发挥出远超传统计算机的性能，比如并行运算等场景。而且，想要让量子计算机按照预定的形式运行，也需要技术人员提前进行设置。简单来说，我们目前的量子计算机是特异化的设备，只在特定领域可以正常运行，如果让其在非特定领域工作，性能甚至还不如传统计算机。可以说，量子计算机研发的最终梦想，就是打造一台通用量子计算机，届时一切需要用到计算机的事物，都将得到前所未有的加强。在一些研究者的设想中，成熟的通用量子计算机可以在原子层面模拟一个人乃至一颗星球，并且利用量子特性计算出这个人的未来，也就是科幻作品中的“预知未来”。听起来或许异想天开，但是在量子力学中这并非不可能实现的，在电影中也有所表达，比如数字生命图丫丫，还有片尾彩蛋中，MOSS预告了数十年后才会发生的木星危机。图源：流浪地球2我们与电影中的量子计算机距离，可以借用某个网友的一个比喻：“大概等同于钻木取火到i9处理器的差别”，除非出现新的科学大爆炸，否则我们这一代人是没有可能见到的。不过，或许也不需要悲观，在目前各国的量子计算机计划中，上千比特的量子计算机将在2023—2025年左右推出市场，随着量子计算机的普及，计算中心等基础设施将会得到可观的性能提升，随之而来的变革或许将会彻底颠覆我们的社会。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1341845.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1341845.htm

【卢菲菲】 世界记忆大师 - 九节课练就你的超强大脑 | 课程

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三一学院科学家巧用理论测量并探讨大脑的量子性

三一学院科学家巧用理论测量并探讨大脑的量子性在采用一种证明“量子引力”（quantumgravity）存在的想法、来探索人脑及其工作原理之后，都柏林三一学院的科学家们认为——大脑有在使用所谓的“量子计算”（quantumcomputation）。研究测量的大脑功能，也与短期记忆表现、以及有意的意识相关——表明“量子过程”（quantumprocesses）也是认知和有意识的大脑功能的一部分。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1329415.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1329415.htm

中国科学家成功研制“九章三号”量子计算原型机

中国科学家成功研制“九章三号”量子计算原型机中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与中国科学院上海微系统与信息技术研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，宣布成功构建255个光子的量子计算原型机“九章三号”。这项成果再度刷新光量子信息技术世界纪录，求解高斯玻色取样数学问题比目前全球最快的超级计算机快一亿亿倍，在研制量子计算机之路上迈出重要一步。国际知名学术期刊《物理评论快报》发表该成果。根据公开发表的最优算法，“九章三号”处理高斯玻色取样的速度比上一代“九章二号”提升一百万倍，“九章三号”1微秒可算出的最复杂样本，当前全球最快的超级计算机“前沿”（Frontier）约需200亿年。频道：@kejiqu群组：@kejiquchat

国盾量子：即将推出千比特超导量子计算测控系统

国盾量子：即将推出千比特超导量子计算测控系统国盾量子官微消息，中国科学技术大学潘建伟、朱晓波、彭承志等，与北京大学袁骁等合作，完成了使用噪声量子处理器解决分子电子结构相关的关键挑战，成功将变分量子特征值求解（VQE）算法扩展到了12个量子比特，实现了大约两个数量级的误差抑制。该成果6月12日发表于国际学术期刊《NaturePhysics》。公司首席科学技术家彭承志为论文作者之一，公司为实验提供了室温电子学控制系统的搭建和维护。国盾量子于2020年率先推出超导量子计算测控系统ez-Q®Engine，完成国产化攻关。目前，国盾量子即将推出千比特超导量子计算测控系统，未来还将面向万比特规模，进一步研发适用于可纠错量子计算机的新型测控系统。在量子计算领域，国盾量子已初步完成产业链布局，目前可提供测控系统、稀释制冷机、低温电子学器件等核心设备。