最新的量子计算突破!” AI“打开指数级革命,颠覆未来。

05-29 07:09

电子爱好者网报道(文章 / 李弯曲)量子计算是一种基于量子力学原理的新型计算模式,其核心是利用量子比特的叠加态和纠缠态特性,实现远超经典计算机的并行计算能力。


量子叠加和量子纠缠是什么?量子叠加,也就是量子比特可以同时处于 0 和 1 叠加态使得量子计算机在处理并行问题时具有指数级加速的潜力。量子纠缠,即多个量子比特之间形成强大的联系,即使物理隔离,状态变化也能瞬间同步,为高效信息处理和量子通信提供了理论依据。


技术突破:超冷原子首次实现“超纠缠”态度


近年来,量子计算技术的突破在许多关键领域取得了显著进展,推动了该领域从实验室研究向实践应用的发展。近日,美国加州理工学院团队在最新一期《科学》杂志上报道称,“超纠缠”态首次在超冷原子系统中完成。这一突破意味着人类已经完成了前所未有的控制这些原子的量子特性,或者为量子计算和量子模拟开辟了一条探索物理基础问题的新路径。


通过激光打造的“光镊”技术,该团队成功将中性钒原子阵型冷却到接近绝对零度的状态。使用 39 激光束具有特定波长,光学控制和冷却单个原子,完成对原子的精确控制。温度稍高的原子通过精确检测和主动纠正使用 99% 与目前最先进的激光冷却技术相比,原子处于“极冷”状态。


更重要的是,团队首次将原子的运动状态纳入量子信息代码,将过去被视为噪音的热运动转化为资源。将处于极冷状态的原子激起为类似钟摆的运动状态,进一步将原子的两个振动状态叠加成量子的“叠加状态”。


团队将这两组“摆动”的原子纠缠在一起,不仅同步了他们的运动状态,还同步了他们内部的电子能级状态,即实现了“超纠缠”状态。在“超纠缠”状态下,一对粒子的两个特征(运动状态和内部电子能级状态)相互关联,远远超过传统电子状态的稳定性。


Wave CEO艾伦 · 巴拉茨(Alan Baratz)表示:“今天不只是 D-Wave 由于我们将第六代量子计算机推向市场,所以重要的里程碑,也是整个量子计算行业的关键节点。


2025 年 5 月 6 每日消息,本源量子正式推出支持。 500 中国第四代量子比特自主量子计算测控系统源头天机 4.0标志着我国量子计算行业具有可复制、可迭代的工程生产能力,为百比特等量子计算机量产奠定了产业化基础。量子计算测控系统是量子计算机的神经中枢,它承担着生成、收集和控制量子芯片精密信号的核心功能。


安徽省量子计算工程研究中心副主任孔伟成博士介绍,该团队通过一系列底层软硬件架构的完全自主研发,进一步加强了量子芯片的高效控制和准确读取,可以大大缩短量子计算机的研发和交付时间。此外,源头天机 4.0 还配备了四个核心软件-量子计算测控系统服务器管理软件。 Naga&Venus、超导量子比特底层控制服务软件 Monster、全面量子芯片调控应用软件 Visage 以及量子计算机操作系统连接软件 Storm。


安徽省量子计算工程研究中心主任、源头量子首席科学家郭国平教授表示:“配备源头天机 3.0 自上线以来,中国第三代自主超导量子计算机源悟空一直是全球性的。 139 超越了一个国家和地区 2600 人次,完成 38 在金融、生物医药、流体力学等领域,有一万多个量子计算任务。目前“本源天机” 4.0 “正在支持中国下一代自主量子计算机的研发,有望在全球量子技术竞争中全面构建自主可控的“中国计划”。


5 月 20 日日,美国量子计算公司 D-Wave Quantum Inc. 网站宣布,其最先进、性能最强的网站 Advantage22 正式上市量子计算系统。它是一种强大而节能的退火量子计算机,具有处理传统计算机难以解决的复杂计算问题的能力。这个系统配备了 D-Wave 迄今为止最先进的量子处理器,具有商业品质,专为提升、材料模拟、人工智能等实际应用领域而设计。


据 D-Wave Advantage2 与上一代相比,量子处理器的性能明显提高,Cpu选择 Zephy 具有拓扑结构 20 更复杂的问题模型可以嵌入路量子比特间连接能力。提高系统的能量尺度 噪音降低40% 为复杂计算提供更高质量的解决方案,75%。快速退火机制支持大规模相关退火计算,大大减少外界干扰对计算的影响,如热起伏。


量子计算有助于人工智能技术


量子计算云平台已经成为应用领域和产业化的主流服务模式。例如,本源司南 3.0 操作系统实现量子任务批处理和量超协同计算,提高资源调度效率 300%;IBM 量子云平台软件支持量子 - 经典混合计算,加快金融、物流等领域量子算法的应用。


量子计算实现了金融、药业、物流等领域的大规模商业化。例如,富达投资通过量子算法优化资产配置,提高年化收益 18%;辉瑞利用量子模拟加快新冠肺炎药物研发周期,节约 30% R&D费用;顺丰与源量子合作,提高路径规划效率 30 倍数,降低配送成本 25%。


"量子 AI “融合应用是目前的创新方向。在上周举行的深圳国际人工智能展览会上,电子爱好者关注了一家致力于量子计算产业化的一站式解决方案服务提供商——量旋科技。展会上,量旋科技与三款量子计算硬件产品一起亮相。


量旋双子座 Lab,一个全栈量子计算实验平台。基于磁共振量子计算原理,配备先进的射频技术和小型量子系统,特别适合作为高校本科生和研究生的实验教学设备和科研平台,特别适用于教室环境运行的真实量子计算实验。


量旋双子座 比特便携式核磁量子计算机Mini2。它可以为量子计算教学和演示提供一套完整的解决方案;内置触摸屏和控制操作系统,配备完整的量子计算教学课程,支持教师教学和学生自学;有利于不同知识背景的受众快速掌握量子计算基础知识和算法设计。


超导量子芯片-少微芯片,选择 1 维链或 2 维链拓扑结构设计, 20mK 温度区域环境工作,高度高 Qi 值、长比特寿命、性能稳定等特点,意味着量子比特可以在更长的时间内保持其量子状态,进行更多的计算操作,提高量子计算的可靠性和准确性。


量旋技术是“量子” AI “在双向赋能方面,有落地的产品和方案。比如现场展出的多模态交互感” AI 借助量子教学助手“ AI 将技术与量子硬件有机结合,降低量子教育门槛,构建“理论” - 模拟 - 实验“闭环教学体系,让学生在理解量子理论知识的基础上,通过实验进行实际操作,最终验证自己在真实量子实验环境中学到的东西,提高学习效率。


量旋技术还带来了量子计算帮助人工智能应用的案例——与自动驾驶领域的先锋元戎联合开发的量子计算解决方案。量旋技术表示,量子计算可以提高自动驾驶在复杂目标和海量数据处理方面的效率。比如在环境感知中,量子计算凭借量子比特的特点,可以快速处理高维传感器数据,准确识别复杂场景中的目标;在规划路径时,量子算法可以高效搜索最佳路径,即时调整路况变化,而经典计算处理这一任务后速度较慢。


此外,在决策系统方面,量子计算可以快速综合多种因素做出准确的决策,加快学习算法的深度强化训练;在数据安全领域,量子加密通信保障车与外部通信安全相结合,在数据隐私保护下实现共享合作,量子计算在处理上述复杂任务方面更有优势。


根据公司简介,该方案采用的优化方法是人工智能模型训练的基础,基于梯度的梯度降低算法是一种广泛使用的优化方法。公司研究人员提出了一种基于量子的新梯度计算方法,利用量子计算的纠缠和叠加特性,只需一次计算就能得到多元函数的数值梯度结果,为参数优化问题提供了高效的解决方案,与经典算法相比,具有指数级加速。


写在最后


量子计算的发展呈现出技术突破和商业化加速并行、多技术路线竞争、应用领域逐步落地的特点,但也面临着硬件稳定性、量子纠错等关键挑战。目前,行业正在通过硬件创新、算法优化和生态建设逐步突破瓶颈,但离产品化还有很长的路要走 5-10 一年甚至更长。未来,量子计算将与经典计算长期共存,在特定领域形成互补优势。


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