憑實(shí)力出圈！我國(guó)量子計(jì)算機(jī)“九章”算力全球領(lǐng)先

王廷義

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2020年12月4日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布該校潘建偉等人成功構(gòu)建76個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章”，求解數(shù)學(xué)算法高斯玻色取樣只需200秒，而目前世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)要用6億年。這一突破使我國(guó)成為全球第二個(gè)實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國(guó)家。“九章”的名字來自《九章算術(shù)》一書，該書是一部影響力堪比歐幾里德《幾何原本》的中國(guó)古代教科書。“量子優(yōu)越性像個(gè)門檻，是指當(dāng)新生的量子計(jì)算原型機(jī)，在某個(gè)問題上的計(jì)算能力超過了最強(qiáng)的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，就證明其未來有多方超越的可能。”中科大教授陸朝陽(yáng)說，多年來國(guó)際學(xué)界高度關(guān)注、期待這個(gè)里程碑式轉(zhuǎn)折點(diǎn)的到來。

素材聚焦1 算力遠(yuǎn)超經(jīng)典計(jì)算機(jī)

2020年9月，美國(guó)谷歌公司推出53個(gè)量子比特的計(jì)算機(jī)“懸鈴木”，對(duì)一個(gè)數(shù)學(xué)算法的計(jì)算只需200秒，而當(dāng)時(shí)世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“頂峰”需2天，實(shí)現(xiàn)了“量子優(yōu)越性”。而求解5000萬個(gè)樣本的高斯玻色取樣時(shí)，“九章”需200秒，目前世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“富岳”需6億年。等效來看，“九章”的計(jì)算速度比“懸鈴木”快100億倍，并彌補(bǔ)了“懸鈴木”依賴樣本數(shù)量的技術(shù)漏洞。

素材聚焦2 國(guó)際學(xué)界：一個(gè)最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)

據(jù)了解，潘建偉團(tuán)隊(duì)這次突破歷經(jīng)20年，主要攻克高品質(zhì)光子源、高精度鎖相、規(guī)模化干涉三大技術(shù)難題。“比如說，我們每次喝下一口水很容易，但每次喝下一個(gè)水分子很困難。”潘建偉說，光子源要保證每次只放出1個(gè)光子，且每個(gè)光子一模一樣，這是巨大挑戰(zhàn)。同時(shí)，鎖相精度要在10的負(fù)9次方以內(nèi)，相當(dāng)于100公里距離的傳輸誤差不能超過一根頭發(fā)的直徑。與通用計(jì)算機(jī)相比，“九章”還只是“單項(xiàng)冠軍”。但其超強(qiáng)算力，在圖論、機(jī)器學(xué)習(xí)、量子化學(xué)等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價(jià)值。2020年12月4日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表了該成果，審稿人評(píng)價(jià)這是“一個(gè)最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)”“一個(gè)重大成就”。

素材鏈接·親近傳統(tǒng)的取名方式

在為高科技殿堂上一顆顆璀璨的“明珠”冠名時(shí)，中國(guó)科學(xué)家向來注重從傳統(tǒng)文化中汲取靈感。“取名‘九章，是為了紀(jì)念中國(guó)古代著名數(shù)學(xué)專著《九章算術(shù)》。”在介紹這臺(tái)實(shí)現(xiàn)了“量子計(jì)算優(yōu)越性”里程碑式突破的計(jì)算機(jī)如何得名時(shí)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)者潘建偉說。近兩千年前，中國(guó)誕生了《九章算術(shù)》這部傳統(tǒng)數(shù)學(xué)重要的著作，它也是世界上最早記載分?jǐn)?shù)運(yùn)算法的文獻(xiàn)。《九章算術(shù)》代表了當(dāng)時(shí)數(shù)學(xué)研究的巨大成就，在人類文明史中有著重要的地位；而今天的“九章”量子計(jì)算機(jī)，同樣代表了當(dāng)今中國(guó)最前沿的科技，兩者的“融合”，正是中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化與中國(guó)科技自強(qiáng)發(fā)展的有機(jī)結(jié)合。

【考場(chǎng)仿真試題】請(qǐng)結(jié)合上述材料，寫一則150字左右的微評(píng)論。

【范文示例】“九章”求解數(shù)學(xué)算法高斯玻色取樣只需200秒，標(biāo)志著我國(guó)量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)算力已達(dá)到全球領(lǐng)先水平，我國(guó)的量子計(jì)算機(jī)的研究也因此開創(chuàng)了歷史新紀(jì)元。敢為人先的中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過艱苦卓絕的努力，一舉突破了科研最難關(guān)，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)科技成為世界頂尖科技的飛躍，這大長(zhǎng)了中國(guó)人的志氣。

【適用話題】科研精神 科技強(qiáng)國(guó) 量子未來