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200秒完成6億年工作,中國量子計算機「九章」如何碾壓美國和日本的計算機?

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200秒完成6億年工作,中國量子計算機「九章」如何碾壓美國和日本的計算機?
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200秒完成6億年工作,中國量子計算機「九章」如何碾壓美國和日本的計算機?

2020年12月05日 15:25 最後更新:15:27

中國量子計算機「九章」花200秒能完成的工作,目前世界上最快的超級計算機「富岳」(日本富士通與日本理化學研究所共同開發的超級電腦),要工作6億年。

中國的「九章」面世。

中國的「九章」面世。

12月4日,中國科學技術大學宣佈潘建偉、陸朝陽等的研究團隊,成功構建76個光子的量子計算機「九章」,根據現有理論,它比日本的「富岳」超級計算機快100萬億倍。

《科學》期刊也在刊登了這一重磅成果。

《科學》期刊也在刊登了這一重磅成果。

100萬億,就是1後面跟著足足14個0,這個巨大的數字讓人頭暈目眩。頂級學術期刊《科學》也在今天刊登了這一重磅成果,審稿人們的評價同樣難掩激動:「一個重大成就」、「一個最先進的實驗」。

媒體第一時間,求教「九章」團隊核心成員、2019年「科學探索獎」獲獎人、中科大教授陸朝陽,只想搞清楚一個問題:「九章」,這個得名於中國古代最早數學專著《九章算術》的量子計算原型機,到底有多厲害?

中科大教授陸朝陽。

中科大教授陸朝陽。

對「九章」的每一篇報道,都會提到一個詞「量子優越性」。有了「九章」,中國成為全球第二個實現「量子優越性」的國家,也確立了國際量子計算研究中第一方陣的地位。

什麼是「量子優越性」?陸朝陽這樣告訴我們:「如果量子計算原型機,在某個問題上的計算能力超過了最強的傳統計算機,就證明量子計算在未來有多方超越的可能。」

或者說得再通俗一點。儘管理論勾勒出的美好前景令人神往,但量子計算還需要在現實中證明自己的實力。科學家們選擇了極端複雜的問題來考驗量子計算,讓它在實際應用中「秀出肌肉」。證明「量子優越性」,被認為是量子計算從理論到實踐「里程碑式的轉折點」。

「我行。」這是「九章」給出的答案。如果將樣本擴大到100億個,「九章」只需要10小時,但超級計算機需要1200億年,而地球從誕生至今,只有約46億年。通過「九章」,量子計算的並行計算能力,全面碾壓了傳統計算機。這就是「量子優越性」,因為差距過於誇張,」量子優越性「甚至被稱為「量子霸權」。

「九章」的主要對手,是美國谷歌的量子計算機「懸鈴木」,也可以算一筆賬。

「懸鈴木」選擇解決的問題,大方向也都是量子採樣,「九章」主攻「高斯玻色採樣」,「懸鈴木」選擇「隨機線路採樣」。

懸鈴屠龍 號令天下 九章不出 誰與爭鋒 。中國科學技術大學 圖片

懸鈴屠龍 號令天下 九章不出 誰與爭鋒 。中國科學技術大學 圖片

相比「懸鈴木」,「九章」有三大優勢:一是速度更快。雖然算的不是同一個數學問題,但與最快的超算等效比較,「九章」比「懸鈴木」快100億倍。

二是環境適應性。由於採用超導體系,「懸鈴木」必須全程在零下273.12℃(30mK)的超低溫環境下運行,而「九章」除了探測部分需要零下269.12攝氏度的環境外,其他部分可以在室溫下運行。

三是彌補了技術漏洞。「懸鈴木」只有在小樣本的情況下快於超算,「九章」在小樣本和大樣本上均快於超算。

「九章」開發者陸朝陽說,「打個比方,就是谷歌的機器短跑可以跑贏超算,長跑跑不贏;我們的機器短跑和長跑都能跑贏。」

「九章」的輸出態空間(量子糾纏可能出現的狀態)達到了10的30次方,記錄這些狀態,用光世界上左右的內存、硬盤、光盤還不夠,「懸鈴木」的輸出態空間則是10的16次方,兩者相差十幾個數量級。」陸朝陽表示。

值得一提的是,量子計算走到今天,已然展現出了誘人的應用前景。基於「九章號」量子計算原型機的「高斯玻色取樣算法」在圖論、機器學習、量子化學等領域具有潛在應用,將是後續發展的重要方向。

50匹馬和一根頭髮絲。

「我們需要50路光子同時通過20多米的光層,每一路都要保持25納米的精度,這相當於你讓50匹馬一起跑過100公里,必須同時到達,每匹馬的誤差,不能超過一根頭髮絲。」陸朝陽對於「九章」實現難度的形容,讓人倒抽一口冷氣。

「從工作想法來說,‘九章’的創新在於以壓縮態作為輸入來源,來做高斯玻色採樣,在具體實現方面,發展了四項關鍵性的技術。」陸朝陽介紹說。證明「量子優越性」不光要能計算,還要能出題,能測量。

「50匹馬和一根頭髮絲的比喻,是在形容我們達到的10的負9次方的鎖相精度,除此之外,我們還提供了國際上唯一一個具備高效率、高全同性、高亮度和大規模擴展能力的量子光源,構建起大規模、全聯通、通過率接近100%的矩陣相位,還能以非常高的效率來探測收集到的單光子,這其中每一項,都是一個很大的挑戰。」陸朝陽進一步解釋。

高品質光子源、高精度鎖相、規模化干涉……一項項創新與突破,讓「九章」後來居上。專用機?通用機?「九章」的強悍實力,讓圍觀群眾很難不隨之聯想,「除了實現‘量子優越性’,只能解決特定問題的‘九章’還有什麼用?」再進一步,就像傳統計算機花了20多年,走過從專用到通用的歷程一樣,我們離通用量子計算機還有多遠?

「很多人對通用量子計算機,有非常強大的執念。」陸朝陽說,「其實我想告訴大家,如果我們能產生一些有實用價值的專用量子計算機,已經有很大的社會和商業價值,比如‘九章’解決的,其實是數學問題,未來可以映射到制藥、材料設計等很多領域,每個問題的解決,可能都是個百億美元級別的產業。」

「九章」相當於76個量子比特,而通用量子計算機可能需要上千萬個量子比特。「過高的期望,隨之會產生大量的泡沫。」陸朝陽介紹說,「對於通用量子計算機,我們普遍認為,還需要15-20年的時間,每一個專用機,都是量子計算前進路上的墊腳石。只有一步一步走,沿途下蛋,才能保證量子計算領域的健康發展,避免‘量子寒冬’的到來。」




毛拍手

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毛拍手

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美媒:廣交會中國報價太吸引 關稅嚇不跑美國買家

2024年04月24日 16:31 最後更新:16:40

「中國産品價格太低,買家根本不擔心關稅問題。」

美媒彭博社如此總結在第135届中國廣交會上觀察到的這種「主流觀點」。

彭博社報道截圖

彭博社報道截圖

在這個中國最大的貿易盛會上,大多數人仍看好出口,華南地區連日的强降雨絲毫沒有澆滅境外採購商的熱情,場館四處是人們熱火朝天做生意的畫面。

4月15日,中外客商行走在第135屆廣交會展館內。新華社圖片

4月15日,中外客商行走在第135屆廣交會展館內。新華社圖片

報道稱,許多買家和賣家都對貿易戰升級的風險不太在意,因為他們認為中國産品的價格實在「太有競爭力」,令人難以抗拒;而且,中國産品的質量相對於其他亞洲競爭對手也更有優勢。

「我的客戶告訴我,就算徵收50%的關稅都不至於趕跑他們。」一家售賣卡車零部件的中國出口商介紹稱,美國買家承包了他大約一半的訂單,他們會再以四倍於採購價的價格出售給消費者。

4月15日,採購商在廣交會展館辦理證件。新華社圖片

4月15日,採購商在廣交會展館辦理證件。新華社圖片

儘管在美國大選年這個特殊時刻,無論是拜登還是特朗普都在對華大打「關稅牌」,目標産品清單越拉越長,近來已經接連對金屬、船舶和電動汽車等中國産品出手;歐盟也亦步亦趨,對中國電動車和太陽能産品發難。但彭博社發現,在廣交會上看到的大多是對中國出口的樂觀情緒。

塞繆爾•傑克遜(Samuel Jackson)是一家波斯尼亞家具公司的採購員。他在展會上說,他能以歐洲製造商一半的價格買到標準「非常非常相似」的産品。

關於關稅問題,他不以為然,「關稅可能會産生一些影響,但中國太大了,他們還有其他國家可以賣。」

第135屆廣交會新能源汽車展區。新華社圖片

第135屆廣交會新能源汽車展區。新華社圖片

文章進一步指出,即使對來自欠發達國家的買家來說,中國産品也很便宜。

對於第一次來中國的坦桑尼亞機械貿易公司老闆丹尼爾•盧蘭達拉(Daniel Lulandala)來說,廣交會上令人心動不已的報價,正在幫助他實現拓展商業版圖的夢想。現在他考慮在家鄉開辦一家工廠,使用一台價格約為8000美元的中國機器生産積木。他有信心能在三個月內回本。

談到與中國製造商直接談判的興奮時刻,盧蘭達拉表現出了一種相見恨晚的感情:「如果我早幾年就來這裏,我現在的生意可能會更上一層樓。」

彭博社報道稱,許多貿易商都表達出一個態度,即無論如何世界都需要中國商品,他們能做的就是想辦法解决關稅問題。

美國加利福尼亞州的汽車配件進口商亞曆克斯•斯特頓(Alex Student)向彭博社介紹了一種抵消關稅的辦法——改用「離岸價」,這意味著物流和倉儲成本由他的美國客戶承擔,而作為關稅基礎的銷售價格將會下降。

斯特頓套用一句美國諺語說道,「解决問題的方式不止一種。」但他也坦言,對中國製造的商品徵收關稅,首當其衝受到影響的是美國消費者。他透露,當特朗普政府開始徵稅時,他在國內的零售商拒絕支付更高的價格,而是要求他讓出口商提供稍微便宜一點的版本。

「到頭來,是誰在為關稅買單?是消費者。」斯特頓直言不諱道,「你要麽為了保持利潤而放弃産品質量,要麽繼續使用相同産品但損失更多的利潤。」

為了加强供應商多元化,斯特頓提到,他的公司去年也從越南進口了一些商品,此外泰國和印度尼西亞的部分産品也在考察範圍內。

這是二十多年來,斯特頓第一次購買中國製造以外的産品。但他認為,這些國家的産品若想和中國競爭,仍前路漫漫。斯特頓說,也因此,即便是在「最壞的情况」下,中國商家仍有可能獲得他公司約75%左右的業務,「我無法預見這個數字會變得更小。」

在《南華早報》23日刊登的該報記者何慧峰對廣交會的觀察中,讓這位自本世紀初就開始報道廣交會、見慣出口訂單波動的資深記者「震驚」的是,「今年外國進口商出乎意料强勁的回流」。

她在報道中寫道,在巨大的展覽中心,新能源汽車及智慧出行展區最擁擠。展臺前擠滿來自不同國家和地區的買家,這讓「幾乎每個中國參展者都納悶:為何今年來了這麽多外國人?」

文中稱,一些出口商表示,人數激增可能是因為需要補貨甚至提前備貨,以應對美國大選期間甚至大選後中國産品可能被針對的風險。更有趣的是,一些海外參展者表示,儘管西方報道稱中國在新能源領域的「産能過剩」造成威脅,但他們無法抵禦物美價廉中國産品的誘惑。

一位外國進口商說:「買還是不買?我終於親身體驗到中國電動汽車——那麽多品牌和型號,價格也不貴。非常棒。」有美國買家還拍攝了關於售價9000美元的比亞迪品牌電動汽車的視頻,短視頻在網上瘋傳,這款在美國被禁售的中國電動車價格之低令人難以置信。

4月15日,客商在廣交會展館內體驗賽車遊戲。新華社圖片

4月15日,客商在廣交會展館內體驗賽車遊戲。新華社圖片

何慧峰還提起,以往她還能在午休時間找出口商交談,但這次他們根本抽不出時間。有出口商說:「以前是我們等客人,主動聯繫他們,現在是他們排隊等我們。」還有出口商提到,今年來自俄羅斯、中東和南美洲的買家有所增加,而且他們願意在更多交易中使用人民幣結算。

據央廣網24日報道,第135届廣交會已於23日順利進入第二期展會。截至23日17時,來自全球213個國家和地區的境外採購商156927人綫下到會,比上届同期增長21.2%。第二期進口展共有來自30個國家和地區的220家企業參展,共建「一帶一路」國家企業亮點紛呈,共有144家企業參展,占比約65%。

第一期展會於4月19日落下帷幕,最終交易額尚未公布,但一些省市的交易團已經公布「戰績」:天津交易團累計意向成交2.51億美元,較第134届秋季廣交會同期增長8.1%;溫州交易分團成交意向達9113.9萬美元;湛江企業現場簽下意向訂單達9105萬美元……

廣交會上的盛况是中國外貿穩中向好的生動縮影。今年一季度,我國進出口規模達10.2萬億元,單季首次突破10萬億元,增速為5%,創6個季度新高,淨出口對經濟增長的貢獻率提升至14.5%。

商務部副部長郭婷婷在4月19日的國新辦新聞發布會上表示,近期對廣交會2萬多家參展企業進行的問卷調查結果顯示,在手訂單增長或者持平的企業占比達到81.5%,比上届提高16.8個百分點。企業對訂單情况相對樂觀,開拓國際市場也更加踴躍。

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