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周宇开完科学技术委员会会议,他就和田开院士一起来到计算机研究院量子计算机实验室。
星火科技现在最重大的项目,就是量子计算机项目。
量子计算机分为两个部分,田开院士负责量子计算机硬件部分。
基础科学研究院主任魏天鹏和星火智能公司总经理张云强,负责量子计算机的软件部分。
由魏天鹏主导,他主要负责量子计算机的量子算法。
计算机发明以来,它对科技的促进作用有目共睹。
经典超级计算机运行人工智能技术,都让星火科技科研项目进度远远高于其他研究单位。
如果研发出并行计算能力非常出色的量子计算机,通过量子计算机强大的量子模拟功能,可以模拟任何科研项目。
量子计算机与经典计算机差距太大,他们简直是跑在铁轨上的马车与高铁之间的差别。
上世纪50年代,在经典计算机刚刚被人类发明,科学家们就发现能耗会导致计算机中的芯片发热,极大地影响了芯片的集成度,从而限制了计算机的运行速度。
这就是田开院士放弃石墨烯芯片的重要原因,石墨烯芯片也属于经典计算机结构。
哪怕是石墨烯晶体管耗能非常低,散热速度也很出色,但数百万个晶体管聚集在小小的芯片上,能耗产生的热量也非常惊人。
经典计算机的计算结构和晶体管材质,从根本上限制经典计算机的发展。
周宇和田开院士边走向实验室,边聊一些量子计算机的知识。
现在使用的经典计算机,也可以看作是量子计算机的一种,经典计算机计算过程中有不可逆操作,这也是它产生能源消耗的原因。
科学家们早已经发现这个原因,也想到解决它们的办法。
所有经典计算机都可以找到一种对应的可逆计算机,而且不影响运算能力。
经典计算机中的每一步操作都可以改造为可逆操作。
现实中受限于经典计算机的逻辑电路,这个想法无从实现,但量子计算机可以实现。
这完美契合量子力学,也是量子计算机研发的最基本原理。
量子力学可以用一个幺正变换来表示计算机的计算过程。
经典计算机中,基本信息单位为比特,运算对象是各种比特序列。
量子计算机中,基本信息单位是量子比特,运算对象是量子比特序列。
两种计算机运算对象名称差距不大,本质差距却非常大。
量子比特序列不但可以处于各种正交态的叠加态上,而且还可以处于纠缠态上。
这些特殊的量子态,提供了量子计算机最根本的并行运算能力。
量子计算机运算数据过程中,可以做任意的幺正变换,在得到输出态后,进行测量得出计算结果。
量子计算机对每一个叠加分量进行变换,所有这些变换同时完成,并按一定的概率幅叠加起来,给出结果,这种计算称作量子并行计算。
量子计算机最根本的能力,就是具有庞大的并行计算能力。
经典计算机只能按照顺序进行计算,这是受限于经典计算机完成逻辑运算的最基本结构,计算机的逻辑电路。
与或非三个门逻辑组成的逻辑电路,只能按照基本顺序进行加法运算。
星火科技盘古二号超级计算机需要运算100年的数据。只需要30量子比特的量子计算机运算24小时。
量子计算机除了进行庞大的并行运算。它还可以模拟量子现象。
世界从本质上来说,就是由一个个量子组成,可以模拟量子现象,量子计算机就能模拟现实任何现象。
这个效果是经典计算机达不到,人工智能墨子演算一个科学实验,它本质上是进行大数据对比,找到最可能的结果。
量子计算机却不一样,一旦研发出真正可用的量子计算机,量子模拟可以%模拟出实验能达到的现象。
甚至是模拟出一直不存在的极端环境,实验可以实现的现象。通过量子模拟的实验,只要条件符合,它在现实中一般可以复现出来。
但使用这个功能,需要庞大的运算能力,一个草履虫就是由天文数字般的量子组成,想要对它进行模拟,那产生的数据超乎人们想象。
当使用量子模拟功能计算草履虫,必须要计算组成草履虫每一个量子的形态和运行轨迹。
把这个化为数学问题,就变成计算庞大的希尔伯特空间。它将会产生不切实际的天文数字。
有且只能有量子计算机,可以处理这么庞大的数据。
周宇和田开院士走到量子计算机实验室,他感慨道:“量子理论太复杂,我也只知道一些浅显的理论,太深的理论根本就无法弄懂。
量子力学堪比高等数学,它是极为抽象的学科,如果没有高度抽象思维,根本无法理解他。
我真佩服田院士,您都这么大岁数,重新学习量子力学,还能取得这么大的成果。”
田开院士谦虚的说道:“我对量子力学只是略懂,我在量子力学领域的知识储量,还真不如我们实验室的年轻科学家。
比如我们量子计算机实验室主管张伟,他就师从我国量子科学领域顶级专家潘建伟院士。
他的知识储备比我还好,量子计算机绝大部分成果,都是他研发出来。”
田开一点也不居功,他对于量子计算机的贡献,只不过是提出组建这个项目,招聘人才运行这个项目。
他起到统筹作用,特别是负责与魏天鹏等量子算法开发者进行洽谈。
田开院士笑着说道:“周总,其实只是了解量子力学,而不深入研究它,不怎么费劲。
我用一个小故事,帮助你来理解量子力学。
假想一个放置在磁场中的原子,它像陀螺一样旋转,于是它的旋转轴可以不是向上指,就是向下指。
常识告诉我们,原子的旋转可能向上也可能向下,但不可能同时都进行。
但在量子的奇异世界中,原子被描述为两种状态的总和,一个向上转的原子和一个向下转的原子的总和。
在量子的奇妙世界中,每一种物体都被使用所有不可思议状态的总和来描述。
这也是量子力学一个著名的问题,薛定谔的猫。”
“薛定谔的猫,这是一个很著名的思想实验。”
周宇脸上露出笑容,走进量子计算机实验室,他不需要深刻理解量子理论,只要知道哪种理论是正确,并支持走在正确道路上的科学家。
判断正确的道路,这对其他人很难,但对周宇一点不难,他脑海中的科技树,完全能告诉他,哪个道路正确。
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