Wenn wir auf die „Ära“ des Quantencomputings zurückblicken, wie haben wir die wunderbare digitale Welt „gewebt“?

Von Turings ursprünglicher Idee bis hin zu modernen Mikrochips, vom ursprünglichen Riesengehirn bis hin zum Smartphone in Ihrer Handfläche ist die Geschichte der Computerentwicklung die Geschichte der Sprünge in der menschlichen Weisheit.

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Wo soll ich anfangen ? Der Ursprung kommt von hier

Im Laufe der langen Geschichte hat uns Alan Turing, der Zauberer der Mathematik, mit seiner genialen Kreativität eine Maschine beschert – die Turingmaschine. Diese Maschine veränderte nicht nur den Verlauf des Krieges, sondern auch still und leise die Richtung der Gesellschaft.

Turing wuchs in einer wohlhabenden Familie in London auf. Im Alter von 14 Jahren besuchte er die Sherborne School in den USA und begann seine wissenschaftliche Forschungsreise. Das Rad der Geschichte drehte sich weiter und der Rauch des Zweiten Weltkriegs unterbrach seinen akademischen Traum erbarmungslos. Um den Krieg zu gewinnen, verbesserte Deutschland damals seine kryptografische Ausrüstung und begann, die Engelcode-Maschine, auch bekannt als „Enigma-Maschine“, zu verwenden, was zeigt, wie schwierig es war, sie zu entschlüsseln.

Aufgrund der strengen deutschen kryptografischen Ausrüstung konnten die britischen Geheimdienste bei der Übermittlung wichtiger militärischer Informationen nur einige verwirrende Informationen überwachen. Auch die Vereinigten Staaten und Frankreich sind mit ähnlichen Situationen konfrontiert. Die Länder erkannten allmählich den Ernst der Lage und begannen, dem Knacken des Ingelson-Codes Aufmerksamkeit zu schenken.

Im Herbst 1939 wurde Turing mit der Aufgabe betraut, die Chiffriermaschine Enigma zu entschlüsseln. „Was kann gebaut werden, wenn all diese Technologien zusammengeführt werden?“ Die Antwort auf diese Frage erschien anderen damals wie ein „Märchen“.

„Wir können einen Computer bauen!“ Nach zahllosen Tagen und Nächten entwarfen und bauten Turing und seine Teammitglieder eine Maschine zum Knacken des deutschen Engels-Codes, den ersten Militärcomputer der Welt – die Turingmaschine.

Später wurden Turingmaschinen häufig im Militär eingesetzt.

Im Jahr 1941 entschlüsselte der britische Geheimdienst mithilfe der Turing-Maschine eine geheime Nachricht der deutschen Armee präzise und konnte so problemlos die Marschroute der Bismarck ermitteln, des mächtigsten Panzerschiffs der Welt. Die Turingmaschine spielte eine entscheidende Rolle bei den enormen Verlusten der deutschen Armee.

Wie ist es entstanden ? Wie schnell können Wurzeln und Sprossen Wurzeln schlagen?

Seitdem die Turing-Maschine im Ozean der menschlichen Weisheit für Aufsehen gesorgt hat, hat die Entwicklung des Computers eine großartige Reise angetreten. Diese technologische Welle förderte nicht nur die rasante Entwicklung der Computertechnologie, sondern bescherte uns auch eine beispiellose Rechenleistung. Mit der Zeit stoßen herkömmliche Rechenmethoden immer mehr an ihre physikalischen Grenzen und das Aufkommen des Quantencomputings kündigt einen weiteren Sprung in der Rechenleistung an.

Heute steckt die Entwicklung vom Quantencomputing zum Quantencomputer gerade erst in den Kinderschuhen. Um das Ziel einer Rechenleistung zu erreichen, die bei bestimmten Problemen weit über der herkömmlicher Supercomputer liegt, haben Wissenschaftler erkannt, dass eine präzise Kontrolle von mindestens etwa 50 Quantenbits erforderlich ist, was ein äußerst anspruchsvolles Ziel darstellt.

Derzeit haben weltweit nur vier Quantencomputer erklärt, dass sie die „Quantenüberlegenheit“ erreicht haben , einen wichtigen Meilenstein, der bedeutet, dass diese Computer bei bestimmten Aufgaben die leistungsstärksten herkömmlichen Computer übertreffen. Wir sind stolz darauf, dass der optische Quantencomputer „Jiuzhang“ und der supraleitende Quantencomputer „Zu Chongzhi II“ meines Landes zwei davon belegen.

Jiuzhang stammt aus der alten mathematischen Abhandlung Jiuzhang Suanshu. Dieses Buch wurde etwa im ersten Jahrhundert n. Chr. fertiggestellt. Es fasst die mathematischen Errungenschaften der Streitenden Reiche sowie der Qin- und Han-Dynastien zusammen und wurde stets als erster mathematischer Klassiker verehrt. Um an dieses Buch zu erinnern, haben wir den Quantencomputer „Jiuzhang“ danach benannt.

Im Jahr 2020 löste der optische Quantencomputer-Prototyp „Jiuzhang“ das Gaußsche Bosonen-Sampling-Problem mit maximal 76 Photonen und zwar mit einer Lösungsgeschwindigkeit, die die klassischer Supercomputer übertrifft. Damit wurde China zum ersten Mal weltweit eine Überlegenheit im Bereich der Quantencomputer auf Basis optischer Systeme erreicht. Damit ist China das zweite Land weltweit, das die „Quantenüberlegenheit“ erreicht hat.

Das Sampling-Problem des Gaußschen Bosons mag etwas kompliziert klingen, aber versuchen wir es anhand eines einfachen Beispiels zu verstehen.

Angenommen, Sie befinden sich in einer riesigen Bibliothek und müssen einige bestimmte Bücher finden. Mithilfe herkömmlicher Computer kann es erforderlich sein, jeweils nur ein Buch zu durchsuchen, was sehr zeitaufwändig ist.

Aber mit einem Quantencomputer könnte man alle Bücher einer ganzen Bibliothek auf einmal überprüfen und schnell finden, was man braucht. Je höher die Stichprobennahme des Gaußschen Bosons ist, desto schneller kann die große Zahl an Möglichkeiten durchgesehen werden, um die richtige Kombination von Quantenzuständen zu finden.

Das Obige ist eine kurze Erläuterung des optischen Quantencomputer-Prototyps „Jiuzhang“. Ebenso wichtig ist der supraleitende Quantencomputer-Prototyp „Zu Chongzhi“.

Der Name „Zu Chongzhi“ stammt von dem antiken Mathematiker Zu Chongzhi, der mit seinem außergewöhnlichen Talent die Berechnung von Pi auf ein neues Niveau brachte.

Im Jahr 2021 haben wir einen supraleitenden Quantencomputer-Prototyp nach ihm benannt: „Zu Chongzhi“. Dieser Quantencomputer mit 62 supraleitenden Quantenbits war der programmierbare supraleitende Quantencomputer-Prototyp mit der damals weltweit größten Anzahl supraleitender Quantenbits und konnte ein komplexes Rechenproblem nach dem anderen lösen.

Im Jahr 2021 begrüßten wir „Zu Chongzhi 2“, dessen Anzahl an Quantenbits 66 Bit erreichte.

Wenn die Anzahl der Quantenbits beispielsweise 66 Bit erreicht, ist es so, als ob unser Quantencomputer über eine enorme Parallelverarbeitungskapazität verfügt und gleichzeitig in mehreren verschiedenen Zuständen existieren kann. Dies bedeutet, dass er große Mengen an Informationen gleichzeitig verarbeiten kann, und zwar viel effizienter als herkömmliche Computer.

Mit der Geburt von „Jiuzhang“ und dem supraleitenden Quantencomputer „Zu Chongzhi Nr. 2“ ist China das einzige Land der Welt, das sowohl bei supraleitenden Quantensystemen als auch bei optischen Quantenphysiksystemen eine „Quantencomputer-Überlegenheit“ erreicht hat. Was für eine stolze Leistung!

Quantencomputing brachte einen neuen Durchbruch in der Entwicklung

Basierend auf dem Potenzial und den Vorteilen des Quantencomputings hat Guodun Quantum im Jahr 2023 unter der Leitung des Instituts für Quanteninnovation der Chinesischen Akademie der Wissenschaften eine neue Generation von Quantencomputing-Cloud-Plattformen auf den Markt gebracht, die mit einem 176-Bit-Quantencomputer der gleichen Größe wie Zu Chongzhi verbunden ist.

Die Guodun Quantum Computing Cloud Platform hat den Rekord für die Anzahl supraleitender Quantencomputer-Bits auf der Cloud-Plattform meines Landes aktualisiert. Es handelt sich um die erste öffentlich zugängliche Cloud-Plattform für Quantencomputer, die das Potenzial hat, auf dem Weg der supraleitenden Quantentechnologie Quantenüberlegenheit zu erreichen. Es wird die Entwicklung von Quantencomputer-Software und -Hardware und den Aufbau des Ökosystems weiter vorantreiben.

Darüber hinaus unterstützte Guodun Quantum die Quantencomputer-Cloud-Plattform „Tianyan“ der China Telecom Quantum Group und die Supercomputer-Plattform „Tianyi Cloud“ von China Telecom bei der Verbindung und realisierte so die Integration der Supercomputerfunktionen von „Tianyi Cloud“ und der supraleitenden 176-Qubit-Quantencomputerfunktionen.

Die oben genannten Cloud-Plattformen planen alle eine Anbindung an die auf Basis des „Snapdragon“-Chips entwickelten Quantencomputer. Der Cloud-Zugriff auf über 500 Bit große Quantencomputer kann Benutzer in verschiedenen Bereichen effizient dabei unterstützen, Probleme und Algorithmen mit praktischem Wert zu erforschen, die Anwendung des Quantencomputings in realen Szenarien zu beschleunigen und die schnelle Entwicklung des Quantencomputing-Ökosystems voranzutreiben.

Man kann sagen, dass die Quanteninformatik meines Landes bis heute einen historischen Sprung vom Mitlaufen und Mitlaufen zur teilweisen Führung vollzogen hat. Was also hält die Zukunft für das Quantencomputing bereit?

Pan Jianwei, Mitglied der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und Professor an der University of Science and Technology of China, beantwortete diese Frage.

„Wir hoffen, in den nächsten drei bis fünf Jahren ein oder zwei Anwendungsbeispiele für die Lösung bestimmter physikalischer oder chemischer Materialprobleme zu finden. Diese Probleme können nicht von Supercomputern gelöst werden, sondern müssen von dedizierten Quantencomputern oder Quantensimulatoren gelöst werden. In naher Zukunft wird das Quantencomputing relativ gute Fortschritte machen.“

Die Zukunft des Quantencomputings steckt voller unendlicher Möglichkeiten. Lassen Sie uns gemeinsam die Ankunft dieser technologischen Revolution abwarten und miterleben! Dieser Artikel stammt von China Telecom Quantum