如何评价中国科学技术大学号称制造出当今最快量子原型机“九章？

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品葱用户 Newer 提问于 12/4/2020

https://finance.sina. cn/tech/2020-12-04/detail-iiznezxs5138587.d.html?fromtech=1&from=wap
新闻来自新浪，支味满满。

在量子计算领域，我国再次实现了里程碑式的重大突破！
12 月 4 日，中国科学技术大学宣布，该校中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究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，构建了 76 个光子 100 个模式的量子计算原型机 “九章”。

1、比当前最快超级计算机，快一百万亿
那么，量子计算原型机 “九章” 有多牛呢？
按官方说法，根据现有理论，该量子计算系统处理高斯玻色取样（Gaussian Boson Sampling）的速度，比目前世界上最快的超级计算机快一百万亿倍。
据《知识分子》报道，“高斯玻色采样” 是一种复杂的采样计算，其计算难度呈指数增长，很容易超出目前超级计算机的计算能力，适合量子计算机来探索解决。它是 “玻色采样” 问题的一种，而玻色采样问题是量子信息领域第一个在数学上被严格证明可以用来演示量子计算加速的算法。
实验显示，当求解 5000 万个样本的高斯玻色取样时，“九章”需 200 秒，而目前世界最快的超级计算机 “富岳”需 6 亿年。
不仅如此，“九章” 的表现，也远远超过了 Google 去年发布的量子计算成果。
据了解，2019 年 9 月，Google 宣布实现量子优越性，具体来说，Google 在一台 53 比特的量子计算机上仅用 3 分 20 秒便完成了在超级计算机上需要一万年的计算。当时，这被认为是量子计算领域的一次巨大突破，一些圈内人士纷纷表示 「或将迎来下一波科技浪潮」。
然而，从最新的数据来看，“九章” 的速度比去年 Google 发布的 53 个超导比特量子计算原型机 “悬铃木”（sycamore）快 100 亿倍——这也说明，我国量子计算机算力已经实现全球领先。
同时，“九章” 通过高斯玻色取样证明的量子计算优越性不依赖于样本数量，克服了 Google 53 比特随机线路取样实验中量子优越性依赖于样本数量的漏洞。“九章”输出量子态空间规模达到了 10 的 30 次方（“悬铃木”输出量子态空间规模是 10 的 16 次方，目前全世界的存储容量是 10 的 22 次方）。
总体来看，该成果牢固确立了我国在国际量子计算研究中的第一方阵地位，为未来实现可解决具有重大实用价值问题的规模化量子模拟机奠定了技术基础。
此外，基于 “九章”量子计算原型机的高斯玻色取样算法在图论、机器学习、量子化学等领域具有潜在应用，将是后续发展的重要方向。

2、“九章” 是如何构建的？
当前，研制量子计算机已成为世界科技前沿的最大挑战之一，成为欧美各发达国家角逐的焦点。
为什么量子计算机这么重要？
据了解，量子计算机在原理上具有超快的并行计算能力，可望通过特定算法在一些具有重大社会和经济价值的问题方面（如密码破译、大数据优化、材料设计、药物分析等）相比经典计算机实现指数级别的加速。
需要说明的是，中国科学技术大学潘建伟团队一直在光量子信息处理方面处于国际领先水平。
比如说，早在 2017 年，该团队就已经构建了世界首台超越早期经典计算机（ENIAC）的光量子计算原型机，2019 年，团队研制了确定性偏振、高纯度、高全同性和高效率的国际最高性能单光子源，实现了 20 光子输入 60 模式干涉线路的玻色取样，输出复杂度相当于 48 个量子比特的希尔伯特态空间，逼近了 “量子计算优越性”。
这一次，该团队通过自主研制同时具备高效率、高全同性、极高亮度和大规模扩展能力的量子光源，同时满足相位稳定、全连通随机矩阵、波包重合度优于 99.5%、通过率优于 98% 的 100 模式干涉线路，相对光程 10-9 以内的锁相精度，高效率 100 通道超导纳米线单光子探测器，成功构建了 76 个光子 100 个模式的高斯玻色取样量子计算原型机。
该原型机被命名为 “九章”，这一命名是为了纪念中国古代最早的数学专著《九章算术》。
不过，需要说明的是，其中，量子计算机发展分为三个阶段，其中第一个阶段是发展具备 50-100 个量子比特的高精度专用量子计算机，对于一些超级计算机无法解决的高复杂度特定问题实现高效求解，实现计算科学中 “量子计算优越性”的里程碑。
目前，“九章” 还处于第一阶段。
而第三个阶段的最终目标，则是实现可编程的通用量子计算原型机

3、《科学》杂志：这是一个最先进的实验
据了解，12 月 3 日，上述学术成果已经在美国《科学》杂志的网站上在线发表，标题为《Quantum computational advantage using photons》。
那么，同行人员是怎么说的呢？
据《科学》杂志的审稿人评价称，该工作是 “一个最先进的实验”（a state-of-the-art experiment），“一个重大成就”（a major achievement）。
对于这一成就，德国马克斯 · 普朗克量子光学研究所所长、沃尔夫奖得主、富兰克林奖章得主 Ignacio Cirac 表示：
总体来说，这是量子科技领域的一个重大突破，朝着研制相比经典计算机具有量子优势的量子设备迈出了一大步。我相信这项成果背后付出了巨大的技术努力。潘教授的团队在世界上独一无二的，他们产生了包括这个实验在内的很多重大成果。
麻省理工学院副教授、美国青年科学家总统奖得主、斯隆奖得主 Dirk Englund 评价称：
这是一个划时代的成果。这是一个了不起的成就。这是开发这些中型量子计算机的里程碑。
维也纳大学教授、美国物理学会会士 Philip Walther 表示：
他们在实验中拿到了目前最强经典计算机万亿年才能给出的计算结果，为量子计算机的超强能力给出了强有力的证明。
加拿大卡尔加里大学教授、量子科学和技术研究所所长 Barry Sanders 表示：
我认为这是一项杰出的工作，改变了当前的格局 ( It’s the game changer)。我们一直努力证明量子信息处理可以战胜经典的信息处理。这个实验使经典计算机望尘莫及。
去年，谷歌取得了一项巨大的成果，即量子计算优越性，但这是有争议的…… 这个实验（潘建伟院士团队的实验）不存在争论，毫无疑问，该实验取得的结果远远超出了传统机器的模拟能力。
昆士兰大学教授 Tim Ralph 也表示：
这是一个真正的 “英雄”实验，将实验各个方面的技术推进到远远超过以前的水平。该设备的规模是非凡的：100 模式干涉仪、25 个压缩器提供输入的量子态、使用 100 个单光子探测器进行探测，并且实现了同时保持高效率，稳定性和量子不可分辨性——这都是展示量子计算优越性所必须的。
此外，还有来自美国科学院、瑞典皇家理工学院、美国耶鲁大学、英国剑桥大学等研究机构的专家，对于上述量子科学领域的最新成果都给予了高度评价。

4、小结
眼下，量子计算还在科学研究领域不断突破，但要从实验室走向生活，还有很远的距离。
对此，上述成果的参与者陆朝阳教授在接受《知识分子》采访时表示，希望这个工作能够激发更多的经典算法模拟方面的工作，也预计将来会有提升的空间，量子优越性实验并不是一个一蹴而就的工作，而是更快的经典算法和不断提升的量子计算硬件之间的竞争，但最终量子并行性会产生经典计算机无法企及的算力。
他还表示：
就像人们对激光的认识，从最初实验室里的工具到许多意想不到的领域中的应用，量子计算机也许会遵循相似的路径。在五年内，控制数百到数万个量子比特的技术将成为现实，因此产生的量子模拟器和专用量子计算机或将成为物理学家、化学家和工程师在材料应用和药物设计方面的重要工具。

品葱用户 Deatholder 评论于

吹，使劲吹

品葱用户 mangguo123 评论于

潘建伟早就被发现是骗子了，老底都被揭穿了。只是皇帝和那六人好面子也都赚钱了，所以不追究。潘建伟早期在国外留学发表的论文从来都是第三作者，在国外也拿不到教职，才回国的。但他特能吹本身赚一笔就好，可没想到领导好大喜功，偏偏量子方面中国出国的人才匮乏屈指可数，他占的茅坑较早才上位成为权威的。几年前的北京到上海量子干线怎么样了？你有见过媒体还在吹吗？包括量子号也一样，现在墙内媒体已经不敢大规模高调吹潘了。同时潘成立的公司已经大规模套现几个亿了，明白的人自然明白。墙内的所谓前沿科学大部分都是骗取经费的，如同粪坑一般的科研氛围。

品葱用户 我就獨 评论于

賽博朋克式大躍進

品葱用户 荣耀归于上帝 评论于

就算是真的，也不是通用计算量子计算机，是专门用来计算某些特定算法的任务的。跟 google 的量子计算机一样。

品葱用户 loktar98 评论于

我觉得读这个对脑细胞不好……

品葱用户 故郷 评论于

看新闻煞有介事的介绍“量子”我就想放声大笑

品葱用户 不离不弃 评论于

@14321:还有去年的“量子雷达”。
真是【遇事不决，量子力学】

品葱用户 nani 评论于

坐等打脸。只有时间能tell

品葱用户 Hacker94917 评论于

hhhhhhhhh6亿年

品葱用户 星星之火 评论于

这不是通用的量子计算机，而只是验证一个算法而已，花费了40万美元左右。

品葱用户 Newer 评论于

@14555:還是有不同的，谷歌的是量子比特，有一定通用性，潘的採用光子，現在的應用局現在Boson Sampling.
不過就像頂讚所說的，這次實驗帶來的技術有廣泛的應用價值

品葱用户 uefw328 评论于 2020-12-05

这项工作还是很有意义的，但是新闻overhype他们的工作了。

他们做的是Quantum Supremacy，就是说要建造quantum computer能够比现在的最快的classical computer_更快_完成某些任务。Quantum Supremacy由美国科学家John Preskill提出。

文中提到的Boson Sampling是由美国科学家Scott Aaronson等人提出的。而Boson Sampling本身除了实现Quantum Supremacy外没有什么用。

去年Google首先实现了Quantum Supremacy，用的是superconducting qubits，他们真的建造了universal quantum computer，不只能实现Boson Sampling。潘建伟后来用的是photons实现了Quantum Supremacy。看起来他们的并不是一个universal quantum computer。潘建伟的实验技术可能以后可以用在建造universal quantum computer。（Universal 的意思是别的电脑能够计算的问题，这个电脑也能算。就象各个笔电都一样，不会说有那个电脑不能听音乐一样。）

潘建伟主要的进步是产生更多的output states，也就是现在的最快的classical computer需要更长的时间才能计算出。

品葱用户 gratesque 评论于 2020-12-04

那还派什么美国英国留学生啊？

赶快全部牵回去，免得「泄露国家机密」。

品葱用户 UAV 评论于 2020-12-05

http://blog.sciencenet. cn/home.php?mod=space&uid=3424736&do=blog&id=1261086

可以看看这个博客，今天刚发的，解释得很详细。
充其量这个高斯玻色采样分布就是用一束光照过去，利用几十个光量子的纠缠简单探测到对面的分布，这是一种“模拟霸权”而根本不是“计算霸权”。就好比我用两个小球碰一下弹开然后测各自的速度，然后说我这两个小球是最逼真的模拟系统，世界上任何计算机几亿年计算都没法算的跟我测出来的速度一样准。这不是废话嘛因为你根本没进行任何数学计算，而是直接造了个物理系统模拟。
所以说这种系统根本没法进行通用问题的计算，只是简单模拟微观世界的光量子现象而已。

品葱用户 白俄罗斯鲜花革命 评论于 2020-12-05

赵九章（1907年10月15日－1968年10月26日），两弹一星元勋，河南开封人，祖籍浙江吴兴。中国地球物理学家和气象学家。中国气象科学从定性描叙走向数值预报的先驱，把数学、物理引入中国气象学的第一人。 
 1968年10月26日，赵九章在文化大革命期间被迫害、自杀身亡。

品葱用户 nmff 评论于 2020-12-05

量子大跃进开始了，各路骗子又可以几个亿几个亿地骗取经费，而这些经费的根本来源aka靠一美金一美金卖鞋子卖衣服赚钱的血汗工厂经济学已经基本凉了。
这也算是一种加速，好顶赞，我是非常支持的。

品葱用户 Dk2s 评论于 2020-12-05

習近平看了這個祥瑞

大喜阿  立即宣布中國即日起不再進口芯片幫美國人打工組裝

每年可少花三千億美金

天佑我黨

品葱用户 张二伯 评论于 2020-12-04

潘建伟：报告领袖，我们研制出了量子计算机（递说明书）……嗯……当然是在您的指导之下。

维尼：哦？这重子计算机能有多快？

潘：额是量，不是重……反正就是快，比国外最快的还要快一百万亿倍。

维尼：爱卿此举甚佳。可有命名啊？

潘：这不等着您命名了嘛。

维尼：我看啊，就叫⑨章吧，⑨可是代表数字之极。

琪露诺：天才的数学教室开始了哦！

品葱用户 未定义字符串 评论于 2020-12-05

没什么好说的，并不是真正的量子计算芯片，充其量就是晶体管时代造出了比别人大几倍的晶体管，然后把支人赶出蛋壳公寓来放下超多大傻笨晶体管实现计算机技术弯道超车

不过这里的问题是，欢迎欧美继续绥靖，说不定集成电路年代真的就给匪给先搞出来了

品葱用户 雖遠必譴責_反支 评论于 2020-12-04

應該很快超市就有「量子茶」「量子汽水」「量子蛋榚」賣了

PS：我本來以為取名「九章」是致敬「九章算經」，看來我還是太抬高了支那人。

品葱用户 驱蚊花露水 评论于 2020-12-05

该设备的规模是非凡的：100 模式干涉仪、25 个压缩器提供输入的量子态、使用 100 个单光子探测器进行探测，并且实现了同时保持高效率，稳定性和量子不可分辨性——这都是展示量子计算优越性所必须的。

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巨大投资堆砌出来的原型机，其实，商业化非常困难。

潘建伟还是有两刷子，把很多验证，以工程验证的方法加以实现。但这的确不是正常的研发之路。他是用巨大的投资的蛮力，去做一件事情。

品葱用户 Desperado 评论于 2020-12-05

其实中科大的物理研究一直在世界前沿，如果这个新闻是真的也不奇怪。但是这个东西有没有什么应用还很难说。

上个世纪中科大其实是比清华、北大更好的大学，但是被中国的官僚给搞了，才成了今天这个样子。中科大现在也是教育部体系下的相对比较自由的大学。

品葱用户 林肯 评论于 2020-12-04

在習近平新時代思想的指導下，結合最新區塊鏈技術、用上紡織廠及中醫生技公司合力生產的國造芯片，終於實現製造以二十倍音速運算的量子計算姬。

品葱用户 Acca0429 评论于 2020-12-05

如果他們成功：運用量子計算機稱霸全球萬國朝貢，中共統治世界。會死很多人，但是對於環保人士來說，多死一點人類環保愛地球，也是件好事。

如果他們沒成功：多騙一點中共經費，讓中國空轉。反賊萬萬歲。

品葱用户 Nicolaus 评论于 2020-12-04

潘建伟 出了名了的骗经费在圈内被各种喊打，看见pincong各个不懂行的也被各种忽悠想笑

品葱用户 Pullthetrigger 评论于 2020-12-05

很好，科技大跃进如火如荼！共匪国原本的科技腐败还没解决这就又回到了50年代，科技人才可以掀起裙子放心的吹了，50年代还有一些有良心的老科学家执拗地向右打灯，这一波我看一个都不会有。

加速吧！我等不及看中共的“后羿”戴森球了！

品葱用户 ScottY614869 评论于 2020-12-05

说实话，我是比较紧张的。中国的科研成果不可能全部都是笑话，至少东风和相控阵雷达之类的不会是。他们的军力会随着技术的进步而扩张。虽然怀疑他们的科研人才的含金量，但中共的技术发展能力真是让我意外，在他们摧毁、颠覆包括台湾在内的任何一个文明国家之前准备好解决方案的难度更大了。

品葱用户 十字军征支大佐 评论于 2020-12-05

以前Google给我推送新浪的新闻，我直接就把某浪给屏蔽了

品葱用户 SpiritualExile 评论于 2020-12-04

比去年 Google 发布的 53 个超导比特量子计算原型机 “悬铃木”（sycamore）快 “100 亿倍”？我信你个鬼。打个比方，假如Google的超算每天挖币能挣1万元，那你支的“九张”一天就能挖一百万亿元，也就是说支人人均一天可以分到80万元有余。这是个什么概念？就是你支人均年收入能达到3亿元。超过我包对支国梦的预期好几万倍啊。

品葱用户 Elvis9999 评论于 2020-12-04

在沒有市場驗證的研究領域
厲害國都是宇宙第一

品葱用户 cjmtsi 评论于 2020-12-05

唉，这么牛那么扯，整天评职称使绊子的砖家们只有吹牛宇宙第一

品葱用户 POOL_POOL 评论于 2020-12-04

量子 量子 量子

開始 開始了 

以後還能看到更多的量子XXX

品葱用户 萨格尔王2025 评论于 2020-12-06

九章…第一印象，我还以为是指文革里被迫害的那个大科学家赵九章嘞，

品葱用户 baokemeng 评论于 2020-12-05

我想回楼上那个粉红五毛一句话，既然台湾人在你们支那人嘴里又下贱又垃圾你们干嘛天天叫嚣着武统呢，你们岂不是更贱吗？而且据我所知台湾最低时薪比你们北京上海还高，出国也比你们方便，到底谁垃圾呢？
“中国会越来越强大，在quantum，AI，space，bio，各种领域都是领先世界的”
你真的好意思说
quantum，楼上有专业老哥分析，话说你们之前吹嘘的量子通信现在还有影子吗？
太空方面，美国的探测器飞遍太阳系甚至旅行者号已经离开，你们还在地月系统玩，不知道你哪里来的底气说中国太空领先世界
bio，你指的是中国刚刚开发的搞死了人的新冠疫苗吗？
AI，谷歌有阿尔法狗，你们有什么？
顶级大学毕业？是新东方吧？看来你上的这所世界顶级大学除了教“你妈死了”之外没教什么有用的东西

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一个问题不能回两次，我在这再节选一段有关中国量子通讯的文章吧

走下神坛的量子通信工程
          —京沪量子通信干线开通二周年回顾

作者：徐令予

2017年9月29日，连接北京、上海，贯穿济南和合肥全长2000余公里的京沪量子通信骨干网络全线开通。当年，这条头顶光环的“京沪量子通信干线”承载了国人太多太多的期望。

量子通信工程的推动者们也通过主流媒体向大众承诺：
“2019年前后，量子通信将会服务于消费者的网上转款和支付。全国性的组网建设将由运营商主导，量子网络标准将建立。2023年有望建成全国量子通信网。”[1]

“量子通信将在不到10年的时间里辐射千家万户。”
“到2030年左右，中国将建成全球化的广域量子通信网络。”[2]

现在整整二年过去了，“京沪量子通信干线”却失去了夺目的光彩，已经成了“被媒体遗忘的角落”。媒体上从未报导过客户在网上转款和支付中使用了量子保密通信技术，也没有听说有谁因为用不上量子通信服务而愁白了头。

据可靠消息透露，原计划中的多条跨省量子通信干线建设已经全部停工。中科大的“科大国盾”是全国最量子通信设备制造龙头企业。根据容诚会计所出具的《审计报告》(会审字[2019]6719 号)，2016年度、2017年度、2018年度、2019年 1-6月，科大国盾的主营业务收入分别为 21,029.28万元、27,248.17万元、25,690.88万元和 2,255.83万元。数据显示，量子通信工程建设从2016年开始就增长乏力，去年已经出现负增长，到了今年竟然发生了80%的断崖式暴跌！

在数字经济时代，每种有生命力的新技术一旦进入市场，用户数字都是按指数规律增长的，个人电脑、互联网、数码相机、智能手机的成长发展无不遵循这样的普遍规律。为什么只有“量子通信”反其道而行之，成了市场的弃儿呢？

如果说实践是检验真理的唯一标准，那么市场就是鉴定工程技术的最终手段。一个工程项目如果没有用户的追捧、没有稳定的收益，那么它被市场无情的抛弃只是时间问题，头顶着“量子”的光环一点用处也没有。

所有已建或在建的量子通信工程根本不是一种新的通信技术，量子通信工程也不是保证通信安全的独立完整的新的密码系统，密码系统的核心是加密算法，量子通信工程使用的都是传统对称密码的加密算法。量子通信工程也与量子纠缠毫无关系，它只是利用量子偏振态作密钥分发的一种硬件技术，是对称密码系统中可有可无的一个子功能，简称“量子密钥分发”技术(QKD)。

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所以把，我个人觉得中国的所谓“瞩目”的成就在市场检验之前要打个大大的问号的，粉红五毛要高潮未免还是太早了点，毕竟打脸依稀还在不久之前

品葱用户 灰蒙 评论于 2020-12-05

这个天大的好消息，让习包子震耳欲聋，下体肿胀

品葱用户 百韭之神 评论于 2020-12-06

我淘宝的量子杯和牛仔裤还没到货呢，号称装水量和装b量达到10000亿倍的

品葱用户 Kingleo 评论于 2020-12-04

如果这是真的，人工智能+量子计算，基本就没有人类啥事了。

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