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谷歌公司研究人員領銜的團隊10月23日在英國《自然》雜誌發表論文說已成功演示了“量子霸權”,讓量子系統花費約200秒完成傳統超級計算機要1萬年才能完成的任務。

論文通訊作者、谷歌量子計算理論首席科學家約翰·馬丁尼斯介紹,團隊計劃下一步把能實現“量子霸權”的處理器提供給合作者、科研人員以及那些有興趣開發相關演算法和應用的公司使用,同時將投入資源儘快開發出具有容錯能力的量子計算機。

由於稜鏡門、勒索病毒等事件的爆發,從而引起從國家層面對資訊保安的關注,而量子通訊具有無條件安全的特性將得到重點發展。基於量子密碼技術的保密通訊不僅可用於軍事、國防安全,還可用於涉及祕密資料、票據,以及政府、電信、證券、保險、銀行、工商、地稅、財政等國民經濟各個領域和部門。21世紀資訊科學從“經典”時代跨越到“量子”時代,將成為各國未來高技術的戰略競爭焦點之一。

國際網際網路巨頭也紛紛參與這場量子計算革命,力圖實現量子霸權。他們在技術原理、量子位元數量、商用程序上實現突破,如英特爾研製出矽量子計算機,向研究合作伙伴QuTech交付了首個49量子位量子計算測試晶片;谷歌釋出全球首個72量子位元通用量子計算機;IBM成功研發20位量子位元的量子計算機,還開發出50位量子位元的原型機,並推出全球首個商用量子計算平臺IBMQ;微軟推出“Q#”新的程式語言,可以幫助程式設計人員為量子計算機編寫軟體。還發布一些模擬器,讓程式設計師在傳統臺式計算機上測試軟體,或者通過Azure雲端計算服務測試。

量子計算機經過近40年的時間的理論研究階段,在2007年首次實現硬體方面商業化。針對計算機的熱耗效應,Landauer認為只要消除計算過程中的不可逆操作,就不存在計算的能耗下限,於是人們提出不可逆計算機的概念。Benoiff最先提出了一個基於量子力學的可逆計算機模型。

量子計算機可理解為一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、儲存及處理量子資訊的物理裝置。也就是說某個可以處理和計算量子資訊,並且運用的是量子演算法的裝置就可以被稱為量子計算機。目前量子計算機分為兩類,一是通用量子計算機,二是專用量子計算機。

現在發展迅速的是非通用型量子計算機,而通用型量子計算機還處於起步階段。通用型量子計算機和非通用型量子計算機最終將在市場上共存,並最終共同向經典計算機的市場份額發起挑戰。

基於更高的計算能力和更低的能耗,量子計算可以完成經典計算機幾乎不可能完成的計算難題,諸如大數分解、複雜路徑搜尋等。以量子計算為基礎的資訊處理技術的發展有望引發新的技術革命,為密碼學、大資料和機器學習、人工智慧、化學反應計算、材料設計、藥物合成等許多領域的研究,提供前所未有的強力手段,對未來社會的科技、經濟、金融,以及國防安全等產生革命性的影響。

在D-Wave的一份官方PPT中,公司的CTO認為,量子計算機最具顛覆性和吸引力的就是在分子維度上模擬自然,它在製藥、化工還有生物科技等領域都有著廣闊的應用,由此,量子計算可以撬動涵蓋上述3個總價值3.1萬億美元的市場。

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