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2021吉林事业单位考试公基备考:“九章”问世,量子计算了解一波

2021-05-08 13:22:46 吉林公务员考试网 jl.huatu.com 文章来源:司法警官华图

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2021吉林事业单位考试公基备考:“九章”问世,量子计算了解一波

  2020年年尾,中国又增加了一项量子计算的重大成果——量子计算机“九章”问世。这台量子计算机是由中国科学技术大学的潘建伟、陆朝阳等人构建,据媒体报道,它是一台76个光子100个模式的量子计算机,它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。

  也就是说,超级计算机需要一亿年完成的任务,“九章”只需一分钟。同时,“九章”也等效地比谷歌去年发布的53个超导比特量子计算机原型机“悬铃木”快一百亿倍。今天我们就来更深入了解一下“九章”量子计算机。

  量子计算机为何取名“九章”。九章有几种解释,首先会想到的是战国时期大诗人屈原的《九章》名篇。其次,“章”在古代也有图案的意思,比如帝王冕服上的九种图案,行军打仗时指挥军队行进的九种旗章。显然这些与量子计算机没有关系。

  “九章”在古代也有九畴的意思,传说是天帝赐给大禹治理天下的九类大法,也就是《洛书》。洛书,是一种关于天地空间变化脉络图案。它是以黑点与白点为基本要素,以一定方式构成若干不同组合,并整体上排列成矩阵的图式,以此矩阵建构出宇宙时空合一,万物生成演化运行模式。另外,古时候有一部影响深远的数学专著《九章算术》。这些应该就是以“九章”命名量子计算机的原因。

  量子不是指特定的某种粒子,而是具有量子效应的分子、原子、电子、光子等微观粒子。即一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并把最小单位称为量子。量子这一概念最早是由德国物理学家M·普朗克在1900年提出。

  量子效应包括能量的不连续、位置不确定、状态叠加、干涉、纠缠等。因为主要表现在微观物理世界,与牛顿经典力学描述世界完全不同,因此将研究微观物理世界的物理理论称为量子物理学。总结来说,量子物理学是研究微观粒子运动规律的学科,是研究原子、分子以至原子核和基本粒子的结构和性质的基本理论。

  量子计算机是用量子力学的叠加性原理制造的计算机。量子叠加指一个量子系统可以处在不同量子态的叠加态上。著名的“薛定谔的猫”理论描述的就是这种叠加态——“一只猫可以同时既是活的又是死的”。

  具体来说,与普通计算机相比,普通计算机是将信息转化为0和1,每个比特(计算机中信息量最小单位)要么是0,要么是1,再将他们进行传输、运算与存储。而量子计算,则是利用量子天然具备的叠加性,0和1同时存在,就意味着很多个任务可以同时完成,因此具有超越计算机的运算能力。

  据介绍,“九章”量子计算机利用的是光子的量子效应,其构成有两大部分,一是由量子光源、量子干涉、单光子探测器等组成的光路,二是接收装置。

  “九章”的成果,就是实现了量子计算优越性,或者说实现了“量子霸权”。量子霸权是指量子计算机在某个问题上远远超过现有的计算机。据介绍,九章处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机快一百万亿倍。在这一点上,“九章”量子计算机不愧是“一个最先进的实验”“一个重大成就”(《科学》杂志审稿人评价)。

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