Los científicos chinos han construido la primera máquina de computación cuántica del mundo que va más allá de las primeras computadoras clásicas o convencionales, allanando el camino hacia la máxima realización de la computación cuántica superando a las computadoras clásicas. Los científicos anunciaron su logro en una conferencia de prensa en el Instituto de Estudios Avanzados de Shanghai de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China el miércoles. Sobre una mesa de laboratorio de unos tres metros cuadrados, la computadora cuántica “bebé”, formada por cientos de componentes, no tiene nada que ver con las computadoras que se utilizan en la vida diaria. "Aunque ni siquiera puede vencer al teléfono móvil en sus manos, es un gran salto para la computadora cuántica, que algún día podría superar a las computadoras convencionales", dijo Pan Jianwei, académico de la Academia de Ciencias de China y destacado físico cuántico. QUANTUM SUPREMACY El equipo de Pan espera construir una computadora cuántica tan poderosa como una computadora portátil común para fines de este año, y apunta a construir una que supere a la supercomputadora más poderosa actualmente para 2020. "Un período clave para el desarrollo de la computación cuántica es viniendo. Esto es como brotes de bambú que brotan después de la lluvia ”, dijo Pan. Muchos científicos creen que la computación cuántica podría empequeñecer de alguna manera la potencia de procesamiento de las supercomputadoras actuales. Una analogía para explicar el concepto de computación cuántica es que es como poder leer todos los libros de una biblioteca al mismo tiempo, mientras que la computación convencional es como tener que leerlos uno tras otro. Pan dijo que la computación cuántica explota el principio fundamental de superposición cuántica para permitir capacidades de simulación y cálculo paralelo ultrarrápidos. En los chips de computadora de silicio normales, los datos se procesan en uno de dos estados: 0 o 1. Sin embargo, en las computadoras cuánticas, los datos podrían existir en ambos estados simultáneamente, manteniendo exponencialmente más información. La potencia de cálculo de una computadora cuántica crece exponencialmente con el número de bits cuánticos que se pueden manipular. Esto podría resolver eficazmente problemas de computación a gran escala que están más allá de la capacidad de las computadoras clásicas actuales, dijo Pan. Por ejemplo, una computadora cuántica con 50 bits cuánticos sería más poderosa para resolver problemas de muestreo cuántico que la supercomputadora más rápida de hoy, Sunway TaihuLight, instalada en el Centro Nacional de Supercomputación de China. Debido al enorme potencial de la computación cuántica, Europa y Estados Unidos están colaborando activamente en su investigación. Las empresas de alta tecnología, como Google, Microsoft e IBM, también tienen grandes intereses en la investigación de la computación cuántica. Los científicos chinos están explorando tres rutas técnicas: sistemas basados ​​en fotones individuales, átomos ultrafríos y circuitos superconductores. Recientemente, Pan Jianwei y sus colegas, Lu Chaoyang y Zhu Xiaobo, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, y Wang Haohua, de la Universidad de Zhejiang, establecieron dos récords internacionales en control cuántico del número máximo de bits cuánticos fotónicos entrelazados y entrelazados. bits cuánticos superconductores. Pan explicó que la manipulación del entrelazamiento de múltiples partículas es el núcleo de la tecnología de computación cuántica y ha sido el foco de la competencia internacional en la investigación de la computación cuántica. En el sistema fotónico, su equipo ha logrado por primera vez los primeros 5, 6, 8 y 10 fotones entrelazados del mundo y está a la vanguardia de los desarrollos globales. Pan dijo que las computadoras cuánticas podrían, en principio, resolver ciertos problemas más rápido que las computadoras clásicas. A pesar del progreso sustancial en las últimas dos décadas, la construcción de máquinas cuánticas que realmente puedan superar a las computadoras clásicas en algunas tareas específicas, un hito importante denominado “supremacía cuántica”, sigue siendo un desafío. En la búsqueda de la supremacía cuántica, el muestreo de bosones, un modelo de computadora cuántica intermedio (es decir, no universal) ha recibido una atención considerable, ya que requiere menos recursos físicos que la construcción de computadoras cuánticas ópticas universales, dijo Pan. El año pasado, Pan y Lu Chaoyang desarrollaron la mejor fuente de fotones individuales del mundo basada en puntos cuánticos semiconductores. Ahora, están utilizando la fuente de fotón único de alto rendimiento y el circuito fotónico programable electrónicamente para construir un prototipo de computación cuántica de fotones múltiples para ejecutar la tarea de muestreo de bosones. Los resultados de la prueba muestran que la frecuencia de muestreo de este prototipo es al menos 24,000 veces más rápida que la de sus homólogos internacionales, según el equipo de Pan. Al mismo tiempo, el prototipo de máquina de computación cuántica es de 10 a 100 veces más rápida que la primera computadora electrónica, ENIAC, y la primera computadora de transistores, TRADIC, en la ejecución del algoritmo clásico, dijo Pan. Es la primera máquina de computación cuántica basada en fotones individuales que va más allá de la computadora clásica temprana y, en última instancia, allana el camino hacia una computadora cuántica que puede vencer a las computadoras clásicas. Este logro se publicó en línea en el último número de Nature Photonics de esta semana. En el sistema de circuitos cuánticos superconductores, un equipo de investigación de Google, la NASA y la Universidad de California en Santa Bárbara anunció una manipulación de alta precisión de 9 bits cuánticos superconductores en 2015. Ahora, el equipo chino dirigido por Pan, Zhu Xiaobo y Wang Haohua ha batió ese récord. Desarrollaron independientemente un circuito cuántico superconductor que contiene 10 bits cuánticos superconductores y entrelazaron con éxito los 10 bits cuánticos a través de una operación cuántica global. El revisor de Nature Photonics comentó que el trabajo experimental de los científicos chinos fue de alta calidad y gran impacto. Physics World, una revista del Instituto Británico de Física, dijo que los físicos chinos habían tomado la delantera en la carrera para acoplar un número creciente de qubits superconductores. POSIBILIDAD INFINITA Durante el desarrollo inicial de la computadora convencional desde la década de 1940 hasta la de 1970, Europa y los Estados Unidos tomaron la delantera. Pero en la nueva ola de computación cuántica, China ya tiene una ventaja en algunos campos. Un artículo titulado “Computadoras cuánticas listas para saltar del laboratorio en 2017” se publicó en Nature a principios de este año. Se dijo que la computación cuántica había parecido siempre como una de esas tecnologías que 20 fueron años de distancia, y siempre lo sería. Pero 2017 podría ser el año en que el campo pierda su imagen de solo investigación. Las computadoras cuánticas podrían potencialmente cambiar la vida moderna. Por ejemplo, si se aplica en seguridad pública, la computación cuántica podría escanear instantáneamente una base de datos global de imágenes faciales de 6 mil millones de personas e identificar a una persona en tiempo real. En el transporte público, la computación cuántica podría analizar e identificar instantáneamente condiciones de tráfico complicadas, permitiendo que los sistemas de transporte eviten los atascos. Los científicos podrían usar computadoras cuánticas para estudiar cómo surge la conciencia humana y crear una inteligencia artificial inimaginablemente poderosa, o buscar planetas similares a la Tierra en el universo. También se espera que la computación cuántica permita una previsión meteorológica más precisa, así como que resuelva problemas difíciles de descifrado de códigos, diseño farmacéutico y análisis financiero. Los científicos chinos tienen grandes planes. Su objetivo es darse cuenta de la manipulación 20 de fotones entrelazados a finales de este año, y tratará de diseñar y manipular los bits cuánticos superconductores 20.

中國 科學家 已經 建立 了 世界 上第 一個 超越 早期 古典 或 常規 計算機 的 量子 計算機 ， 為 量子 計算 的 最終 實現 打敗 了 古典 計算機 鋪路。 科學家 星期三 在 中國 科技 大學 上海 高等 研究院 新聞 發布會 上 宣布 成就。 在大約 三 平方米 的 實驗 台上 ， 由 數百 種 組件 組成 的 “寶貝” 量子 計算機 與 日常生活 中 使用 的 計算機 無關。 中國科學院 院士 潘建偉 ， 領先 的 量子 物理學家 潘建偉 說 ： “儘管 手機 無法 擊敗 手機， 但 對於 量子 計算機 來說 ， 這 是 一個 巨大 的 飛躍 ， 有 一天 可能 會 超越 常規 電腦。 "QUANTUM SUPREMACY 潘 的 團隊 期望 在 今年 年底 之前 構建 一個 像 普通 ​​筆記本 電腦 一樣 強大 的 量子 計算機 目標年 之前 構建 一個 超過 最 強大 的 超級 計算機 的 量子 計算機。 “開發 量子 計算 的 關鍵 時期 是 這 就像 筍 在 雨後 爆發 出來 的 ，“ 潘 說。 許多 科學家 認為 ， 量子 ​​計算 在 某種程度上 可以 使 當今超級 計算機 的 處理 能力 下降。 解釋 量子 計算 概念 的 一個 類比 是 ， 它 能夠 同時 讀取 一個 庫 中 的 所有 書籍 ， 而 常規 計算 就像 一個 接 一個 地 讀取 它們。 潘 說 量子 計算 利用 了 基本 ，量子 疊加 原理 來 實現 超 快速 並行 計算 和 仿真 功能。 在 普通 的 矽 計算機 芯片 中 ， 數據 呈現 為 兩種 狀態 之一 ： 2020 或 0. 然而 ， 在 量子 計算機 中 ， 數據 可以 同時 存在 於 兩個 狀態 ，保持 指數 更多 的 信息。 量子 計算機 的 計算 能力 隨著 可以 操縱 的 量子 位數 而 呈 指數 增長。 潘先生 說 ， 這 可以 有效 地 解決 超出 現有 經典 電腦 能力 的 大規模 計算 問題。 例如 ， 擁有 1 個量子 位 的 量子 計算機 在 解決 量子 採樣 問題 方面 將比 現在 最快 的 超級 計算機 Sunway TaihuLight 安裝 在 中國 的 國家 超級 計算中心 更為 強大。 由於 量子 計算 的 巨大 潛力 ， 歐洲 和 美國 正在 積極 合作 進行。 像Google ， 微軟 和 IBM 這樣 的 高科技 公司 也 對 量子 計算 研究 有 很大 的 興趣。 中國 正在 探索 三條 技術 路線 ： 基於 單 光子 ， 超 冷 原子 和 超導 電路 的 系統。 最近 潘建偉 及其 同事 -中國 科技 大學 的 盧朝陽 ， 朱曉波 ， 浙江 大學 的 王浩華 ， 設計 了 量子 控制 中 最大 糾纏 光子 量子 位數 的 兩個 國際 記錄 並 纏繞 超導 量子 位。 潘 解釋 說 ， 多 粒子 糾纏 的 操縱 是 量子 技術 技術的 核心 ， 一直 是 量子 計算 研究 國際 競爭 的 焦點。 在 光子 系統 中 ， 他 的 團隊 首先 實現 了 世界 第一 ， 第五 ， 第六 ， 第八 和 第十 個 糾纏 光子 ， 並 處於 全球 發展 的 前列。。潘 說 ， 量子 ​​計算機 原則 上 可以 比 傳統 的 計算機 更快 地 解決 某些 問題。 儘管 過去 二 十年 取得 了 實質性 的 進展 ， 但 在 某些 特定 任務 中 構建 量子 計算機 實際上 可能 勝過 經典 計算機 -這個 稱為 “量子 優勢” 的 重要 里程碑 仍然 是具 有挑戰性 的。 潘 說 ， 在 追求 量子 優勢 的 過程 中 ， Boson 採樣 是 一種 中間體 （即 非 通用 的） 計算機 計算機 ， ， 受到 相當 大 的 關注 因為 因為 物理 資源 比 構建 光學 光學 量子 計算機 少。去年 ， 潘 和 盧朝陽 開發 出 了 基於 半導體 量子 點 的 世界 上 最好 的 單 光子 源。 現在 ， 他們 正在 使用 高性能 單 光子 源 和 電子 可編程 光子 電路 來 構建 一個 多 光子 量子 計算 原型 來 運行 運行 Bosón採樣 任務。 測試 結果 顯示 ， 該 原型機 的 採樣 率 比 國際 同行 高出 至少 50 倍。 Pan 同時 表示 ， 原型 量子 計算機 比 第一 台 電子 計算機 ENIAC 和 第一 台 晶體管 電腦 TRADIC 的 運算 速度 快 24,000 到 10倍。 它 是 基於 單 光子 的 第 一個 量子 計算機 ， 超越 了 早期 的 古典 計算機 ， 最終 為 可以 擊敗 古典 計算機 的 量子 計算機 鋪平 了 道路。 這個 成就 在 本週 最新 一 的 的 "自然 光子 學" 雜誌上 發表。

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