“量子是能量的最小单元,人们所熟知的分子、原子、电子等微观粒子状态的改变,都涉及能量变化,这一过程改变的能量就是一份一份的量子。比如日常生活中的光,就是大量光量子组成的。”中科大研究员汪喜林说。
什么是量子比特?任何信息在编码、操作、处理等时,都有一个最基本的处理单元,叫做比特。比特是由英文BIT音译而来,是信息量的度量单位,也是信息量的最小单位。潘建伟团队研究人员介绍,人们常用的手机、电脑等电子计算机所用到的比特,被称为经典比特。量子比特就是进行量子信息处理的最基本单元。
量子计算领域近期异常热闹,中国各大科技企业都已进军量子计算领域。近日,华为发布了HiQ模拟器;刚结束的云栖大会,阿里巴巴集团CTO张建锋披露,达摩院已着手量子计算系统和超导量子芯片的研发;今年3月,百度也宣布成立量子计算研究所。腾讯亦开始人才布局。国内量子计算领域或迎来“黄金发展期”。
相比传统计算机,量子计算机的最大区别在于:它可以在很少的步骤中,完成传统计算无穷无尽的步骤才能达到的计算力。一旦量子计算机取代传统计算机,人类的计算力将出现指数级的提升,云计算、人工智能、生物制药等多个领域将有颠覆式巨变。
各大科技企业对于量子计算领域的研究可以总结为:阿里领跑、华为追赶、百度加速、腾讯起跑。
技术的获得主要来自于第一次量子革命,通过对量子系统的被动观测来实现的。在最近的几十年中,已经由被动观测进入到对单个光子主动操作的阶段。在这样基础技术的进步之上,给通讯技术的发展带来了新的机遇,量子通信就是量子物理和信息技术的一门交叉学科。
目前量子通信已经走向了实用化和产业化,但是量子计算则是刚从基础研究开始迈向进入技术集成和集中攻关的研发阶段。根据量子计算实现的难度,中国科学技术大学的陆朝阳教授指出,可以把发展分为三个阶段:第一个阶段是就某些经典问题,能够比经典计算机进行更快速计算的量子机器,也是国际上称为“量子霸权”的阶段;第二个阶段,是发展有实用价值的量子模拟机,这里面的应用场景可以包括组合优化、量子化学、机器学习等;最后一个,也是最难的一个目标,是实现可通用编程的量子计算机阶段。
科技的进步越来越深地影响了人们的生活,于是学者们逐渐从幕后走到了台前,让我们更加了解例如量子通信和量子计算这样的新兴科技。他们的成果不断累加,使得我们不断畅想今后的生活会是怎样。憧憬明天对于任何人来说都是前进的动力,就像维克多雨果曾说过的那样,“没有什么比梦想更能创造未来。”
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