第231章 量子計算機項目

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周宇開完科學技術委員會會議,他就和田開院士一起來到計算機研究院量子計算機實驗室。

星火科技現在最重大的項目,就是量子計算機項目。

量子計算機分爲兩個部分,田開院士負責量子計算機硬件部分。

基礎科學研究院主任魏天鵬和星火智能公司總經理張雲強,負責量子計算機的軟件部分。

由魏天鵬主導,他主要負責量子計算機的量子算法。

計算機發明以來,它對科技的促進作用有目共睹。

經典超級計算機運行人工智能技術,都讓星火科技科研項目進度遠遠高於其他研究單位。

如果研發出並行計算能力非常出色的量子計算機,通過量子計算機強大的量子模擬功能,可以模擬任何科研項目。

量子計算機與經典計算機差距太大,他們簡直是跑在鐵軌上的馬車與高鐵之間的差別。

上世紀50年代,在經典計算機剛剛被人類發明,科學家們就發現能耗會導致計算機中的芯片發熱,極大地影響了芯片的集成度,從而限制了計算機的運行速度。

這就是田開院士放棄石墨烯芯片的重要原因,石墨烯芯片也屬於經典計算機結構。

哪怕是石墨烯晶體管耗能非常低,散熱速度也很出色,但數百萬個晶體管聚集在小小的芯片上,能耗產生的熱量也非常驚人。

經典計算機的計算結構和晶體管材質,從根本上限制經典計算機的發展。

周宇和田開院士邊走向實驗室,邊聊一些量子計算機的知識。

現在使用的經典計算機,也可以看作是量子計算機的一種,經典計算機計算過程中有不可逆操作,這也是它產生能源消耗的原因。

科學家們早已經發現這個原因,也想到解決它們的辦法。

所有經典計算機都可以找到一種對應的可逆計算機,而且不影響運算能力。

經典計算機中的每一步操作都可以改造爲可逆操作。

現實中受限於經典計算機的邏輯電路,這個想法無從實現,但量子計算機可以實現。

這完美契合量子力學,也是量子計算機研發的最基本原理。

量子力學可以用一個幺正變換來表示計算機的計算過程。

經典計算機中,基本信息單位爲比特,運算對象是各種比特序列。

量子計算機中,基本信息單位是量子比特,運算對象是量子比特序列。

兩種計算機運算對象名稱差距不大,本質差距卻非常大。

量子比特序列不但可以處於各種正交態的疊加態上,而且還可以處於糾纏態上。

這些特殊的量子態,提供了量子計算機最根本的並行運算能力。

量子計算機運算數據過程中,可以做任意的幺正變換,在得到輸出態後,進行測量得出計算結果。

量子計算機對每一個疊加分量進行變換,所有這些變換同時完成,並按一定的概率幅疊加起來,給出結果,這種計算稱作量子並行計算。

量子計算機最根本的能力,就是具有龐大的並行計算能力。

經典計算機只能按照順序進行計算,這是受限於經典計算機完成邏輯運算的最基本結構,計算機的邏輯電路。

與或非三個門邏輯組成的邏輯電路,只能按照基本順序進行加法運算。

星火科技盤古二號超級計算機需要運算100年的數據。只需要30量子比特的量子計算機運算24小時。

量子計算機除了進行龐大的並行運算。它還可以模擬量子現象。

世界從本質上來說,就是由一個個量子組成,可以模擬量子現象,量子計算機就能模擬現實任何現象。

這個效果是經典計算機達不到,人工智能墨子演算一個科學實驗,它本質上是進行大數據對比,找到最可能的結果。

量子計算機卻不一樣,一旦研發出真正可用的量子計算機,量子模擬可以99.9999%模擬出實驗能達到的現象。

甚至是模擬出一直不存在的極端環境,實驗可以實現的現象。通過量子模擬的實驗,只要條件符合,它在現實中一般可以復現出來。

但使用這個功能,需要龐大的運算能力,一個草履蟲就是由天文數字般的量子組成,想要對它進行模擬,那產生的數據超乎人們想象。

當使用量子模擬功能計算草履蟲,必須要計算組成草履蟲每一個量子的形態和運行軌跡。

把這個化爲數學問題,就變成計算龐大的希爾伯特空間。它將會產生不切實際的天文數字。

有且只能有量子計算機,可以處理這麼龐大的數據。

周宇和田開院士走到量子計算機實驗室,他感慨道:“量子理論太複雜,我也只知道一些淺顯的理論,太深的理論根本就無法弄懂。

量子力學堪比高等數學,它是極爲抽象的學科,如果沒有高度抽象思維,根本無法理解他。

我真佩服田院士,您都這麼大歲數,重新學習量子力學,還能取得這麼大的成果。”

田開院士謙虛的說道:“我對量子力學只是略懂,我在量子力學領域的知識儲量,還真不如我們實驗室的年輕科學家。

比如我們量子計算機實驗室主管張偉,他就師從我國量子科學領域頂級專家潘建偉院士。

他的知識儲備比我還好,量子計算機絕大部分成果,都是他研發出來。”

田開一點也不居功,他對於量子計算機的貢獻,只不過是提出組建這個項目,招聘人才運行這個項目。

他起到統籌作用,特別是負責與魏天鵬等量子算法開發者進行洽談。

田開院士笑着說道:“周總,其實只是瞭解量子力學,而不深入研究它,不怎麼費勁。

我用一個小故事,幫助你來理解量子力學。

假想一個放置在磁場中的原子,它像陀螺一樣旋轉,於是它的旋轉軸可以不是向上指,就是向下指。

常識告訴我們,原子的旋轉可能向上也可能向下,但不可能同時都進行。

但在量子的奇異世界中,原子被描述爲兩種狀態的總和,一個向上轉的原子和一個向下轉的原子的總和。

在量子的奇妙世界中,每一種物體都被使用所有不可思議狀態的總和來描述。

這也是量子力學一個著名的問題,薛定諤的貓。”

“薛定諤的貓,這是一個很著名的思想實驗。”

周宇臉上露出笑容,走進量子計算機實驗室,他不需要深刻理解量子理論,只要知道哪種理論是正確,並支持走在正確道路上的科學家。

判斷正確的道路,這對其他人很難,但對周宇一點不難,他腦海中的科技樹,完全能告訴他,哪個道路正確。

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