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【CCF DL】专题:量子计算的过去、现在和未来

2020-12-21

“九章”量子计算机问世,使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家,牢固确立了我国在国际量子计算研究领域的领先地位,同时也让更多人对量子计算这一专业领域产生了兴趣。想了解更多关于量子计算的知识和前沿信息,可以来CCF数字图书馆浏览专家们对量子计算发展历史介绍、现状分析,以及对量子计算未来展望的相关资料。

 

一条新闻:

近日,中国科学技术大学宣布,该校潘建伟团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作,成功构建76个光子的量子计算原型机“九章”,求解数学算法“高斯玻色取样”只需200秒,而目前世界最快的超级计算机要用6亿年。这一项研究成果刊发在国际学术期刊《科学》杂志上,审稿人评价这是“一个最先进的实验”“一个重大成就”。

(图片来源:中国科学技术大学)


什么是量子计算? 

CCF第一届科普视频大赛的获奖作品中,名为《什么是量子计算》的短片通过不到一分钟的视频简要介绍了量子计算的定义、应用以及当前的研究发展情况。(可扫描下方图片中二维码浏览资料)

中科院计算所研究员孙晓明在CNCC2018技术论坛报告中提到,量子计算是一种利用了量子叠加和量子纠缠等量子力学特性进行计算的新型计算模型,已经在多个计算问题上展示出了超越经典计算机的计算能力,特别是 Shor 所提出的多项式时间进行大整数分解的量子算法,目前已知的大整数分解问题的经典算法都需要指数量级的时间,这对 RSA 等加密算法构成了潜在的威胁。在报告中他介绍量子计算的数学模型,量子算法的发展历史以及进展情况,并提出目前量子计算所面临的几个重要挑战。(可扫描下方图片中二维码浏览资料)

 

几个基本量子算法 

量子计算之所以如此受到关注,根本性原因是其具有强大的并行性,可以在有效时间内解决某些经典计算机所不能解决的问题。例如,Shor算法可以在多项式时间内解决大数因子分解问题,从而对RSA密码造成了极大威胁。然而,量子计算的并行性并非轻易可以利用,它依赖于巧妙的算法设计。从早期的Deutsch-Josza算法,到九十年代里程碑式的ShorGrover算法,再到近期比较受关注的量子机器学习算法,研究者一直在致力于寻找更多能展现量子计算优势的问题并为之设计相应的量子算法。中山大学数据科学与计算机学院教授李绿周在ADL101期授课中着重讲解了几个基本量子算法,浏览这份资料可以让你对量子计算的并行计算能力有一些基本认识。(可扫描下方图片中二维码浏览资料)

清华大学教授,英国和美国物理学会会士龙桂鲁,在2020全国计算机体系结构学术年会(ACA 2020)上也讲述了量子算法的一些进展,介绍了量子力学的假设,量子超并行的概念。(可扫描下方图片中二维码浏览资料)

 

量子计算未来展望

中国科学技术大学博士张辉20203月在CCF YOCSEF主题为《量子计算机离我们还有多远?》的论坛中系统总结了目前量子计算技术的现况以及在各行业领域的应用探索案例,并基于应用现状与前景,描绘了量子计算产业链蓝图。(可扫描下方图片中二维码浏览资料)

腾讯量子实验室高级研究员郑亚锐,也在此次论坛中对实现量子计算,我们还需要做些什么的问题进行了阐述,介绍了量子比特的测控精度、量子纠错和NISQ等量子计算机开发关键问题,并在量子领域的可持续发展等方面分享了观点。(可扫描下方图片中二维码浏览资料)

CCCF 2019年第6期中,作者迪米特里·马斯洛夫(Dmitri Maslov)、南允成(Yunseong Nam)、金俊祥(Jungsang Kim) 在对量子计算展望总结到:现在是一个非常激动人心的时刻,可编程量子计算机已被实验验证,但是实用的量子计算机尚未建立。从概念验证设备向实用的计算系统的过渡面临着一系列挑战,从改进和扩展量子比特硬件到开发控制/操作系统,再到算法和应用的创新。追求这些技术挑战的解决方案定义了对新一代硬件、软件,以及创建和支撑即将到来的量子计算行业的应用工程师的需求。创新性思维有很大的机会成为这个未来的一部分。(可扫描下方图片中二维码浏览资料)

 

(转载自中国计算机学会)

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