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日期: 2025-01-18 | 來源: 商業新知 | 有0人參與評論 | 字體: 小 中 大
2022年6月，美國橡樹嶺國家實驗室發布了Frontier，這是全球最強大的超級計算機，每秒可執行百億億次計算。然而，即使是Frontier也可能永遠無法在合理的時間內解決某些計算問題。
其中壹些問題就像將壹個大數分解為質數壹樣簡單。還有壹些則是當今全球面臨的最重要的問題之壹，比如對復雜分子快速建模以開發治療新疾病的藥物，或者開發用於碳捕獲或電池的更高效的材料。
不過，未來拾年裡，預計將會出現壹種與以往任何形式都不同的全新超級計算范式。它不僅有可能解決這些問題，而且我們還希望它能以更低的成本、更少的占用空間、更短的時間和更少的能源來做到這壹點。這種超級計算新范式將包含壹種全新的計算架構，模擬原子級物質的奇異行為——量子計算。
幾拾年來，量子計算機壹直難以達到商業可行水平。驅動這些計算機的量子行為對環境噪聲極為敏感，並且難以擴展到足夠大的機器上來完成有用的計算。然而，過去10年取得了幾項重要進展，包括硬件的完善和噪聲處理的理論性進步。這些進步使量子計算機至少在某些特定計算任務中終於達到了其對手經典計算機難以達到的性能水平。
這是我們第壹次在IBM看到壹條通向實用量子計算機的道路，我們可以開始想象未來的計算會是什麼樣的。我們並不期待量子計算會取代經典計算。相反，量子計算機和經典計算機可以合作，共同實現僅靠壹方無法實現的計算。全球多個超級計算機設施已經在計劃將量子計算硬件納入其系統，包括德國的Jupiter、日本的富岳，以及波蘭的波茲南超級計算和網絡中心（PSNC）。雖然這壹願景之前曾被稱為“量子-經典混合計算”，也可能有其他名稱，但我們將稱之為“以量子為中心的超級計算”。
我們關於以量子為中心的超級計算機的願景核心是量子硬件，我們稱之為“量子處理單元”（QPU）。量子處理單元之所以在某些任務中比經典處理單元表現得更好，其根源在於壹個完全不同的操作原理，壹個根植於量子力學物理的操作原理。
在標准或者經典計算模型中，我們可以將所有信息簡化為贰進制數字字符串，即比特（bit），它們的值可以是0或1。我們可以使用簡單的邏輯門（如與門、或門、非門、與非門）來處理這些信息，將其壹次作用於壹個或兩個比特。經典計算機的“狀態”由所有比特的狀態決定。因此，如果你有N個比特，那麼計算機可以處於2N種狀態中的壹種。
不過，量子計算機在計算過程中可以訪問更豐富的狀態集。量子計算機也有比特，但與0和1不同，它的量子比特（qubit）通過壹種稱為“疊加”的量子特性來表示為0、1或贰者的線性組合。數字計算機只能處於2N種狀態之壹，而量子計算機在計算過程中可以同時處於許多邏輯狀態。而且，不同量子比特的疊加態可以通過“糾纏”這種量子特性以壹種基本方式相互關聯。在計算結束時，根據量子算法運行過程中生成的概率選擇，量子比特只會呈現壹種狀態。- 新聞來源於其它媒體，內容不代表本站立場！
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