10月26日,中国科技大学潘建伟团队,与中科院上海微系统与信息技术研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作,成功构建个光子、模式的量子计算原型机“九章二号”。去年12月,中国实行的是76个光子、个模式的“九章一号”。
九章二号结构一年不到的时间,九章从一号发展到二号,进步在哪里呢?佰思科学认为,进步主要有两点:第一、光子数的增加;第二、开始支持可编程能力。至于说高斯玻色采样的效率问题,九章出现之时就有过争议:物理实验和通用计算怎么比?换句话说,以特定算法来说明效率的提升没有太大的意义,毕竟特定算法的现实意义太窄。
九章二号先说说光子数的增加。九章出现的时候,大家还在说量子霸权的事情。量子霸权也叫做量子优越性,意思是量子计算机在某些特定算法上的性能,经典的通用电子计算机无论如何也赶不上了。一般认为,量子计算机实现量子优越性,至少需要50个以上的量子比特。
谷歌悬铃木量子计算机年,谷歌研制出53个量子比特的“悬铃木”,但它是否实现了量子优越性是有争议的。等到有76个光子的九章出世之后,量子优越性这一点已经变得无可争议。现在个光子的九章二号又来了,量子优越性大家基本上不提了。因此,量子计算机发展已经迈入了一个新阶段,即从证明比传统计算机优越,到了。。。啥阶段呢?
编程就是要实现量子计算机的可编程。换句话说,量子计算机要从专注于特定算法的解算,逐渐向通用算法过渡。去年九章面世时,就没有提及对编程的支持;这一次的九章二号,演示了对通用算法的支持能力。此外,潘建伟团队等中国科学家,最近又发布了走超导路线的“祖冲之二号”量子计算机,实现了66个量子比特,不仅实现了量子优越性,也同样具有可编程能力。
祖冲之二号量子计算机这两年完全可以称作量子计算机的恩尼亚克时代。很多人都知道恩尼亚克是第一个电子计算机。其实严格来说,恩尼亚克是第一台通用电子计算机,也就是具备可编程能力。这之前已经出现了电子计算机,但都是针对特定问题求解的,并不具备真正意义上的可编程能力。
恩尼亚克当然,九章二号也好,祖冲之二号也好,目前的可编程能力都很初级,不具备真正的应用价值。那么什么时候,量子计算机才能从实验室走向实用呢?一般认为,如量子比特数接近或达到了0个的时候,量子计算机就会被用于特定问题的解算。此时,量子计算机就走入实用了。那么,量子计算机的量子比特数何时能接近或者达到0呢?
IBM的量子计算机这就要看量子比特数的增长速度了。拿九章二号来说,还差两个月整整一年,光子数从76个增加到了个,进步可谓不小。这样的发展速度,不禁让我们想到了芯片行业著名的“摩尔定律”。
摩尔定律迄今依然有效现在我们熟知的“摩尔定律”是说电脑性能每18个月提升一倍,或者说晶体管密度每18个月提升一倍。不过戈登·摩尔在最初提出摩尔定律的时候,他认为电脑性能会每隔12个月提升一倍,后来改成每18个月提升一倍。毕竟半导体工业早期的发展速度比较快,戈登·摩尔才会做出12个月翻番的预期.
戈登·摩尔同理,假如量子计算机也有类似的摩尔定律存在,并且在发展初期也按照12个月翻一番的速度增长量子比特。则我们稍微估计一下就知道了:大概3年后,量子比特数就有可能超过,从而最早的量子计算机能投入使用。时间可能是或者左右,看起来似乎为期不远了。
九章二号实际上,这次的九章二号就已经被称作原型机了。这说明它成为正式产品的时间已经是可预期的了。未来九章二号在进一步提升量子比特数的同时,必然会进一步完善可编程能力,逐步向实用化方向发展。
祖冲之号当然,即便“九章X号”投入使用之时,肯定是装备于超算中心,且用于特殊问题的解算,一般人难见庐山真面目。量子计算机要能像现在的经典计算机一样,具备强大的通用可编程能力,估计需要有上万个量子比特。从一千到一万量子比特,按照最乐观的“12个月翻番”的估计,也要再等上五年。
量子台式机通用量子计算机面世之初,其高昂的价格肯定不是普通人可以接受的。这时候的量子计算机,就像当年的大型机一样,必然先在计算中心提供服务。要再等到N多年后,价格降到合适的范围,才会有给普通人用的量子个人电脑。算来算去,这个过程没个二十年以上,普通人是见不到量子计算机的。
苹果I电脑但反过来想想,从年出现恩尼亚克,到年苹果I个人电脑问世,中间也相隔了整整三十年啊。因此,就算三十年后大家才能用上量子个人电脑,这完全是正常的发展速度。或者换个角度想,三十年后大家说不定能用上量子电脑,是不是很开心?