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这项成果再度刷新光量子信息技术世界纪录,求解高斯玻色取样数学问题比目前全球最快的超级计算机快一亿亿倍,在研制量子计算机之路上迈出重要一步。中国光量子计算机最新进展量子计算是后摩尔时代的一种新的计算范式,它在原理上具有超快的并行计算能力,可望通过特定量子算法在一些具有重大社会和经济价值的问题方面,相比经典计算机实现指数级别的加速。因而,研制量子计算机是当前世界科技前沿的最大挑战之一。为此,国际学术界制定了三步走的发展路线。其中,第一步是实现“量子计算优越性”,即通过对近百个量子比特的高精度量子调控,对特定问题的求解展现超级计算机无法比拟的算力。同时,在此过程中,发展出可扩展的量子调控技术,为具备容错能力的通用量子计算机的研制提供技术基础。基于光子的玻色取样和基于超导比特的随机线路取样是实验展示量子计算优越性的两个重要方案。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。2017年,中国科学技术大学潘建伟团队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,该团队实现了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 。此后,研究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的负9次方以内的锁相精度,高效率100通道超导纳米线单光子探测器。2020年12月4日,中国科学技术大学宣布该校潘建伟等人成功构建76个光子的量子计算原型机“九章”。这一突破使我国成为全球第二个(第一个为谷歌的Sycamore)实现“量子优越性”(国外称“量子霸权”)的国家。2023年6月,中国科学技术大学发布消息称,由潘建伟、陆朝阳、刘乃乐等组成的研究团队,基于“九章”光量子计算原型机完成了对“稠密子图”和“Max-Haf”两类图论问题的求解,比全球最快的超级计算机使用当前最优经典算法,精确模拟同一实验的速度快了约1.8亿倍。九章开发团队声称当求解5000万个样本的高斯玻色取样时,“九章”需200秒,而截至2020年世界最快的超级计算机“富岳”需6亿年;当求解100亿个样本时,九章需10小时,而富岳需1200亿年。等效来看,“九章”的计算速度比谷歌的超导量子比特计算机“悬铃木”快100亿倍,并弥补了“悬铃木”依赖样本数量的技术漏洞。2021年10月26日,中国科学技术大学中科院量子信息与量子科技创新研究院潘建伟、陆朝阳、刘乃乐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,发展了量子光源受激放大的理论和实验方法,构建了113个光子144模式的量子计算原型机“九章二号”,并实现了相位可编程功能,完成了对用于演示“量子计算优越性”的高斯玻色取样任务的快速求解。根据现已正式发表的最优经典算法理论,“九章二号”处理高斯玻色取样的速度比目前最快的超级计算机快10的24次方倍(亿亿亿倍)。如今,中国科学技术大学团队又成功构建了255个光子的量子计算原型机“九章三号”。据介绍,科研人员设计时空解复用的光子探测新方法,构建高保真度的准光子数可分辨探测器,提升了光子操纵水平和量子计算复杂度。根据公开正式发表的最优经典精确采样算法,“九章三号”处理高斯玻色取样的速度比上一代“九章二号”提升一百万倍。“九章三号”在百万分之一秒时间内所处理的最高复杂度的样本,需要当前最强的超级计算机“前沿”花费超过二百亿年的时间。这一成果进一步巩固了我国在光量子计算领域的国际领先地位。量子计算机发展历程量子计算(quantum computation)的概念最早由阿岗国家实验室的P. Benioff于80年代初期提出,他提出二能阶的量子系统可以用来仿真数字计算;稍后费曼也对这个问题产生兴趣而着手研究,并在1981年于麻省理工学院举行的First Conference on Physics of Computation演讲中,勾勒出以量子现象实现计算的愿景。1985年,牛津大学的D. Deutsch提出量子图灵机(quantum Turing machine)的概念,量子计算才开始具备了数学的基本型式。然而上述的量子计算研究多半局限于探讨计算的物理本质,还停留在相当抽象的层次,尚未进一步跨入发展算法的阶段。1994年,贝尔实验室的应用数学家P. Shor指出,相对于传统电子计算器,利用量子计算可以在更短的时间内将一个很大的整数分解成质因子的乘积。这个结论开启量子计算的一个新阶段:有别于传统计算法则的量子算法(quantum algorithm)确实有其实用性。自此之后,新的量子算法陆续的被提出来,而物理学家接下来所面临的重要的课题之一,就是如何去建造一部真正的量子计算器,来执行这些量子算法。许多量子系统都曾被点名做为量子计算器的基础架构,例如光子的偏振(photon polarization)、腔量子电动力学(cavity quantum electrodynamics,CQED)、离子阱(ion trap)以及核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)等等。截止到2017年,考虑到系统的可扩展性和操控精度等因素,离子阱与超导系统走在了其它物理系统的前面。2019年8月,中国量子计算研究获重要进展,中科院院士、中国科学技术大学教授潘建伟与陆朝阳、霍永恒等人领衔,和多位国内及德国、丹麦学者合作,在国际上首次提出一种新型理论方案,在窄带和宽带两种微腔上成功实现了确定性偏振、高纯度、高全同性和高效率的单光子源,为光学量子计算机超越经典计算机奠定了重要的科学基础。2021年10月,中科院量子信息与量子科技创新研究院科研团队在超导量子和光量子两种系统的量子计算方面取得重要进展,中国科大团队进一步成功研制了113光子的可相位编程的“九章二号”和56比特的“祖冲之二号”量子计算原型机,使我国成为唯一在光学和超导两种技术路线都达到了“量子计算优越性”的国家。如今,中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与中国科学院上海微系统与信息技术研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作成功构建的255个光子的“九章三号”量子计算原型机,无疑让全球量子计算领域又向前迈进一大步。小结量子计算是指一种新型计算模式,从计算效率来看,由于量子力学叠加性的存在,某些已知的量子算法在处理问题时速度要比传统的通用计算机快很多。在光量子计算领域,中国科学技术大学潘建伟团队先后构建了光量子原型机“九章”、“九章二号”、“九章三号”,不断刷新光量子信息技术世界纪录,巩固我国在光量子计算领域的国际领先地位。
中国光量子计算机最新进展
量子计算机发展历程
小结
10月27日,英特尔公布2023财年第三季度财报。根据财报数据,英特尔第三季度营收141.58亿美元,与去年同期的153.38亿美元相比下降8%,这已是英特尔营收连续第7个季度下滑。若不计入某些一次性项目(不按照美国通用会计准则),第三季度归属于英特尔的调整后净利润为17.39亿美元,与去年同期的15.26亿美元相比增长14%。在点评第三季度业绩时,英特尔首席执行官帕特·基辛格 (Pat Gelsinger) 表示:“我们第三季度的业绩表现出色,这得益于我们的工艺和产品路线图的全面进展、与新代工厂客户的协议以及我们将人工智能带到各个领域的势头。”“通过不懈地推进我们的战略、重建我们的执行引擎以及兑现我们对客户的承诺,我们继续在 IDM 2.0 转型方面取得有意义的进展。”从具体业务线来看,当前消费市场的回暖迹象已经开始在英特尔的营收上得以体现。尽管英特尔代工服务事业部在第三季度的运营亏损依旧达到了8600万美元,不过该部门营收为3.11亿美元,同比增长299%。在26日的一次采访中,荷兰光刻巨头ASML公司全球副总裁、中国区总裁沈波向第一财经记者证实,据该公司观察,当前国际芯片制造厂商的机器使用率正在缓慢回升,行业正在回调。其中存储相关芯片的库存在进一步降低,同时该类芯片的价格也略微回升。此外据了解,随着市场回暖进程的加速,2024年将会是半导体行业企业加速扩张产能布局的一年。在半导体代工领域,台积电日本工厂计划于2024年底开始大规模生产。中芯国际此前斥资500亿在北京兴建的12英寸芯片工厂也计划于2024年开始大规模生产。而英特尔代工服务方面,Intel 7已经实现大规模量产,Intel 4已经生产准备就绪,Intel 3按计划推进中,Intel 18A制程预计将在2024年做好量产的准备。消费市场回暖的迹象在英特尔其他部门的业绩中也有所显现。包括笔记本和台式机芯片业务在内的英特尔客户端计算业务(CCG)第三季度营收为78.67亿美元,相比去年同期的81.28亿美元,同比下降3%。不过该部门第二季度营收为68亿美元,同比下降12%,相比之下第三季度数据的降幅已经开始缩窄。根据市场调研机构IDC10月初公布的数据,联想第三季度出货量环比增加12.67%,市占率提升0.4%;惠普出货量环比基本持平,市占率下跌2%;戴尔出货量环比持平,市占率下跌1.8%。“有证据表明,PC 市场的下滑终于触底。”Gartner首席分析师Mikako Kitakawa 表示,尽管企业PC 需求依然疲弱,但教育市场的季节性需求提振了第三季度的出货量,抵消了部分下降。供应商在减少PC 库存方面也取得了持续进展,预计库存将在2023 年底恢复正常。不过需要注意到,就在英特尔发布财报的两天前,高通发布了专为 AI 打造的 PC 处理器骁龙 X Elite,这是一枚基于高通自研内核“Oryon”的CPU。该处理器的发布标志着高通正式打响围攻英特尔CPU业务的“第一枪”。事实上,英伟达和AMD也正在开发能够用于Windows操作系统的PC处理器的传闻已经在市场上流传已久。英特尔目前占据苹果以外PC芯片市场的大部分份额,AMD份额位列第二,该公司此前的CPU也是基于x86架构。可见英特尔的CPU业务正面临“前狼后虎”的状况,各方都在虎视眈眈。10月19日,英特尔披露了其“AI PC加速计划”。这一计划旨在连接独立的硬件供应商和独立软件供应商,以围绕其处理器形成繁盛的AI PC生态。英特尔方面预计,这一计划“将在2025年前为超过1亿台PC带来AI特性”。不过英特尔人工智能业务在今年前三个季度的起色并不佳。第三季度,该公司数据中心和AI(人工智能)营收为38.14亿美元,同比下降10%。该部门第二季度营收为40亿美元,同比下降15%,第一季度同比下降39%。其他业务方面,英特尔网络和边缘计算业务第三季度营收为14.50亿美元,同比下降32%;运营利润为1700万美元,相比之下去年同期的运营利润为1.97亿美元。其旗下自动驾驶部门Mobileye第三季度营收为5.30亿美元,同比增长18%;运营利润为1.70亿美元,相比之下上年同期的运营利润为1.42亿美元。财报发布后,英特尔盘后股价大幅上涨近9%。英特尔预计,2023财年第四季度该公司的营收将达到146亿美元至156亿美元之间,这一业绩展望的平均值为151亿美元,超出分析师预期。
近日,海关总署新闻发言人吕大良表示,产业优势巩固,船舶、工程机械、家电等优势出口产业,市场占有率、国际竞争力和品牌影响力等进一步提升。同时,消费电子产业进出口呈现了复苏的势头,集成电路进出口在8、9月连续环比回升,9月手机、电脑出口同比降幅明显收窄。海关统计数据显示,前三季度,我国外贸出口实现了0.6%的增长,特别是近两个月,出口呈现出更多积极变化,8、9月出口规模连续扩大,环比分别增长1.2%和5.5%,趋稳回升态势明显。具体来看:一是出口数量由减转增,回升势头更加巩固。价格、数量是影响价值的两个表观因素,今年部分月度出口值下降,主要是受到出口价格下跌拖累。从量来看,8月出口数量已由前期的同比减少转为增加5.9%,9月进一步提升至7.9%。二是传统优势产品企稳,绿色动能持续发力。近两个月,我国消费电子产业链上的传统优势产品出口企稳向好,集成电路出口在8月份由负转正,9月同比增速提升到2.8%;手机、电脑9月出口环比分别增长124.9%和8.3%,同比降幅较8月份分别收窄14.3和13.4个百分点。与此同时,锂电池、电动载人汽车、太阳能电池“新三样”产品出口值连续14个季度保持了两位数增长。三是从市场看,主要传统市场明显改善,新兴市场增长提速。9月,我国对日本、欧盟、韩国、美国的出口同比降幅分别较8月份收窄14.1、8.7、8.1和0.5个百分点,对中东、非洲、中亚等新兴市场出口同比增速进一步加快。
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