中国研究人员创建光学电路驱动的量子超级计算机

来自中国各个研究机构的研究人员团队最近通过光子量子计算机展示了量子霸权。科学杂志最近发表的一篇论文将量子计算机描述为“九章”。

据LiveScience报道，由中国科学技术大学研究人员主要设计的量子计算机，据报道比2019年谷歌设计的量子计算机强大得多。2019年，谷歌声称已经设计了第一个实现“量子霸权”的计算机，这指的是使用基于量子的计算机来超越当前的传统超级计算机。据报道，九章大约比谷歌设计的量子计算机快100亿倍。

在过去的几年里，中国在量子计算领域投入了大量资金，仅国家量子信息科学实验室的研究资金就约为100亿美元。另外，中国目前是量子网络领域的世界领先者。量子网络利用量子力学来编码数据，同时在长距离上传输数据。

量子计算机利用量子粒子的独特性质来获得比传统计算机更好的性能。经典计算机只能处理存在于两个不同状态之一的数据。二进制系统使用1和0来表示数据，相比之下，量子位（qubit）可以同时存在于多个状态中。这一特性使得量子计算机能够处理更复杂的问题，并比今天的最佳超级计算机更快地处理任务。

人们长期以来一直认为量子计算机可以比现代计算机更快地运行，但生产可靠的量子计算机仍然是一个正在进行的工程挑战。量子计算机通常需要位于受控环境中，以防止温度或其他环境变量的波动，这可能会影响量子计算机的计算。全球各地的研究小组已经尝试了不同的方法来构建量子计算机。虽然谷歌的量子计算机依赖于超导材料与芯片的集成，但九章依赖于光学电路。

为了测试九章，研究团队让它计算使用光并返回数字列表的电路的输出。这一过程称为高斯玻色子采样。目标是检测尽可能多的光子。九章本身就是一个光学电路，它平均检测到43个光子，最高记录为76个光子。

根据发表在科学杂志上的论文，每次运行量子计算机大约需要200秒来生成数字列表。传统的超级计算机需要大约25亿年才能生成相同的数字列表。如果相同的计算速度适用于其他任务，量子计算机可能比传统的超级计算机快100万亿倍。

值得注意的是，九章只能执行其开发的狭窄任务范围，即围绕高斯玻色子采样的任务。九章不是一个通用的量子计算机。然而，它是朝着创建实用量子计算机迈出的一步。

据TechXplore报道，九章计算机并不是最近在光计算技术方面取得进展的唯一例子，这些进展可能会对人工智能产生影响。研究人员最近回顾了光计算在视觉计算技术方面的应用，发现光计算平台可以潜在地与深度神经网络相结合。

研究团队研究了光计算和人工智能的几个例子，发现基于光在光学设备上移动的人工智能推理可以用于创建新的视觉计算技术。这些包括光学神经网络，可以快速处理和分类物体，而无需外部电源，仅依靠传入的光来驱动计算。

在智能家居、远程传感器和自动驾驶汽车等系统中运行的人工智能设备，可以通过使用光快速分析物体和周围环境来增强普通电子计算机的能力。混合光学计算机系统可以同时利用传统计算机的灵活性和光学计算机的并行性和速度。传感器和自动驾驶汽车可以通过使用光来快速分析物体和周围环境来增强普通电子计算机的能力。混合光学计算机系统可以同时利用传统计算机的灵活性和光学计算机的并行性和速度。