时隔一年再见面,大规模量子云算力集群能力升级

时隔一年再见面,大规模量子云算力集群能力升级
2024年04月25日 11:53 北京日报客户端

转自:北京日报客户端

连上网络,即可体验量子计算机的“超能力”。在“Quafu”大规模量子云算力集群上,近600个量子比特在云端互联互通,将为世界提供更高水准的量子计算服务,加速量子计算应用落地。在4月25日举行的2024中关村论坛年会开幕式重大成果发布环节上,大规模量子云算力集群被列为十大成果之一。

比特是经典计算机最基本的逻辑单元,它有“开”“关”两种状态,科学家将其分别定义为0和1。“经典计算机的存储和处理能力和比特数之间是简单的乘法关系,如果我们想提升1倍的运算能力,大致上就要增加1倍的比特数。”北京量子信息科学研究院执行院长常凯介绍,目前,基于硅集成电路的经典计算机芯片加工已逐渐接近原子尺度,量子隧穿效应的显现,会导致其发展遭遇巨大瓶颈。经典计算机算力的提升也伴随着耗电量的急剧增加,目前世界上最大的超级计算机,其耗电量竟相当于一个小型火力发电站的发电量。

“很多现实存在的问题复杂度相当高。比如10个人排队,就有300多万种排法,如果是100个人、1000个人呢?”常凯说,要解决极大的数据存储和计算需求,就必须研发量子计算机。量子计算机以量子比特作为基本单元,由于量子态可以处在0和1的叠加状态,且量子比特之间可以纠缠起来,因此,理想情况下量子计算的存储和运算能力将以指数级增加——50个量子比特的计算空间超过1000万亿,这与当前最强大的超级计算机基本相当;300个量子比特则能达到10的90次方量级,相当于宇宙中所有原子的总和。“对于量子计算机来说,如果我们想提升一倍的运算能力,仅仅需要增加一个量子比特就行了。”

在2023中关村论坛上,量子计算云平台“Quafu”首次亮相。自发布以来,该平台已执行了超过300万个任务。时隔1年,平台的能力大幅升级。新一代架构量子计算芯片、高密度测控线路、量子测控电子学系统……这些技术都是由北京量子信息科学研究院、中国科学院物理研究所、清华大学科研人员组成的团队协同攻关完成。常凯介绍,本次发布的第二代“Quafu”实现了大规模量子云算力集群,共有5个百比特规模以上的量子芯片“上新”,平均两比特门保真度超过97%,最高达99%,综合指标进入国际第一梯队。

“Baihua(百花)”“Yunmeng(云蒙)”“Haituo(海陀)”……平台上超过100比特规模的量子芯片,都是以北京地区及周边的山峰命名的。目前,该集群的可用物理比特数达到590个以上,以免费形式向全球用户开放。量子云是量子计算从实验室走向应用的关键,对量子计算算法发展、应用探索、产业生态培育等有着重要的战略意义。未来,利用强大的算力,量子计算机有望在生物制药、新材料研发等领域大展拳脚。

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