中国研究人员创建光学电路驱动量子超级计算机

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，主要由中国科学技术大学研究人员设计的量子计算机，据称比2019年谷歌设计的量子计算机强大得多。2019年，谷歌声称它设计了第一个实现“量子霸权”的计算机，这指的是使用基于量子计算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。
过去几年，中国在量子计算领域投入了大量资金，国家量子信息科学国家实验室的研究资金约为100亿美元。此外，中国目前是量子网络的世界领先者。量子网络利用量子力学来编码数据，当数据在长距离上传输时就会使用这种编码。
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种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，这种性质使得量子计算机能够处理更复杂的问题，并比今天最好的超级计算机处理任务快得多。
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处理任务，但是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可以防止温度或其他环境变量波动的受控环境中，这些波动可能会影响量子计算机的计算。全球各地的研究小组都尝试过不同的量子计算机构建方法。虽然谷歌的量子计算机依赖于集成在芯片上的超导材料，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，它能够检测到平均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，量子计算机大约需要200秒来生成每次试验运行的数字列表。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，量子计算机可能能够比传统的超级计算机快100万亿倍地执行计算。
值得注意的是，九章只能执行它被开发的狭窄范围的任务，即围绕高斯玻色子采样的任务。九章不是一个通用量子计算机。然而，它是创建实用量子计算机的步骤。
据TechXplore报道，九章计算机并不是最近基于光的计算技术具有潜在影响的人工智能的唯一例子。研究人员团队最近回顾了光学计算应用于视觉计算技术的最新进展，发现光学计算平台可以潜在地与深度神经网络相结合。
研究团队研究了几种光学计算与人工智能的例子，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，仅依靠传入的光来为计算提供动力。
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及其周围环境来增强普通电子计算机的功能。混合光学计算机系统可以利用传统计算机的灵活性和光学计算机的并行性和速度。