光量子干涉实物图:左下方为输入光学部分,右下方为锁相光路,上方共输出100个光学模式,分别通过低损耗单模光纤与100超导单光子探测器连接。图/中国科学技术大学官网
Q5:“九章”长什么样?运行时对环境有要求吗?
袁岚峰:在外形上,九章就是一些光路,一个实验室里的两个格子就能放下。探测部分需要用到超导,因此需要4K的低温(零下269.15摄氏度)。其他部分都是在常温常压下运行的,这是光量子计算机相对于超导、离子阱等其他技术路线的优势。
Q6:“九章”相对于经典计算机有多大的优势?
袁岚峰:我国的神威·太湖之光超级计算机曾经是世界上最快的超级计算机,每秒钟峰值运算12.5亿亿次。
九章计算的问题是一种叫作“哥本哈根式”(Hafnian)的问题。根据目前最优的经典算法,“九章”花200秒采集到的5000个样本,如果用我国最快的“太湖之光”超级计算机,需要运行25亿年。如果用目前世界排名第一的超级计算机“富岳”,也需要6亿年。也就是说,九章比富岳快一百万亿倍。
Q7:“九章”和2019年谷歌发布的“悬铃木”有什么区别?
袁岚峰:2019年,谷歌第一个宣布实现了量子优越性。他们用的量子计算机叫作“悬铃木”,处理的问题大致可以理解为:判断一个量子随机数发生器是不是真的随机。
“悬铃木”包含53个量子比特的芯片,花了200秒对一个量子线路取样一百万次,而利用当时世界排名第一的超级计算机Summit完成同样的任务需要一万年。
“九章”跟“悬铃木”的区别,一是处理的问题不同,二是用来造量子计算机的物理体系不同。“九章”用的是光学,“悬铃木”用的是超导。两者都实现了量子优越性。
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