据媒体报道,近日我国科学家在超导量子计算领域中取得了重要进展。首次开创性地将超导量子比特应用到量子的随机行走研究中。这一进展成果,使我国引起了国内外各界人士的关注。
这成果标志着我国成功实现了世上最大的12个超导量子比特的多体真纠缠态“簇态”的制备,我国自主研发的超导量子计算机系统达到了世界先进水平。
据了解,上世纪80年代量子计算便开始萌芽,经科学家研究发现,这是一种在低温条件下,超导体于电流作用中产生的一系列量子电磁现象。受此启发,科学家提出了一系列量子计算的概念,并被之后的相关实验所证实。
随着传统电脑的CPU性能越来越高,推动计算机高速发展的摩尔定律已逐渐失去其功效,这就导致个人计算机升级的次数越来越少了。随着科技的发展和社会的进步,人们对数据的储存要求极速增加,对计算机的性能也越来越高。
在这样的背景下,人们不断造出了运算速度越发高效的超级计算机集群。这种高能计算机的制作,对CPU的要求越来越高,因为功耗、价格、稳定、散热和故障等方面的问题,使得设计越来越难。
现在各国都在专注于攻克这一难题,超导量计算机技术由此应势而生。在理论上,超导量计算机就有极大的优势:其芯片运算主频比半导体电路高两个数量级,最低可达到200GHz。除了运行频率的高效之外,其耗能相较传统技术而言也十分低,每秒运行千万亿次的高性能超导量子计算机仅耗能10千瓦,仅相当于传统同档次的百分之一。
事实上,超导量子芯片的集成电路制造工艺十分简单,最重要的是其计算速度具有指数加速的规律。一旦量子计算机有10个量子比特时,就会有2的10次方个基态。一个步骤汇总,其计算的数量是1024,那么其计算的能力则远低于超级计算机。
如果量子计算机达到100个量子比特,就会产生2的100次个基态。意味着计算机的速度可以加速亿亿次倍。远高于当前最先进的计算能力。如果有1000个量子比特,那么其计算速度将会无穷大,愈发趋近AI人工智能对计算能力的变态需求。
此外,超导量子计算机还多运用于军事方面:其一可快速有效地进行密码破译,对现有的密钥体系进行改编。如果传统计算机破译GPS军用密码,现有的密码体系需要1000年,同样的情况下,量子计算机只需要4分钟。
其二,超导量子计算机可以有效地分析处理大量情报数据,从而帮助军方改善作战中的评估和决策能力。如果一架隐身战机拥有超导量子计算机技术,完全可以在不开雷达的情况下直接掌控敌方的一举一动,以便更加迅速地作出应对措施。
其三,通过新型的量子计算,可以有效对大数据及高性能等问题进行有效对抗,从而快速推进导弹的攻防系统,有效缩短武器研发时间。然而,量子计算机仅能在低温液氦的环境下使用,所以无法得到推广。如何改善超导量子的工作环境需求,将是科学家持续奋斗的方向。
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