建站
咨詢
售后
建站咨詢
新聞中心
日前，據(jù)日媒報道，日本國立情報學(xué)研究所等機(jī)構(gòu)證實(shí)，其開發(fā)的、采用新計算方式的高速計算機(jī)，擁有超過現(xiàn)有量子計算機(jī)的性能。這臺計算機(jī)名為“Coherent Ising Machine”，其設(shè)計目的是為快速解決組合優(yōu)化問題。
成都創(chuàng)新互聯(lián)公司是一家專業(yè)提供麒麟企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),專注與成都網(wǎng)站設(shè)計、成都做網(wǎng)站、HTML5、小程序制作等業(yè)務(wù)。10年已為麒麟眾多企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)等服務(wù)。創(chuàng)新互聯(lián)專業(yè)網(wǎng)絡(luò)公司優(yōu)惠進(jìn)行中。
這臺新計算機(jī)的性能真能超過現(xiàn)有量子計算機(jī)嗎？為此，科技日報記者采訪中國科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授韓正甫得知，原來，這臺計算機(jī)不是傳統(tǒng)的量子計算機(jī)，而是一種專用量子計算機(jī)，又被稱為量子退火機(jī)，或被稱為量子模擬機(jī)。
“準(zhǔn)確地說，這臺計算機(jī)是日本科研人員用光學(xué)器件構(gòu)成的量子退火機(jī)，和加拿大D-Wave 公司用超導(dǎo)器件構(gòu)成的量子退火機(jī)放在一起比較，日本的量子退火機(jī)在某些指標(biāo)上相對優(yōu)越?！表n正甫說。
新研高速計算機(jī)實(shí)為量子退火機(jī)
量子計算機(jī)是利用量子力學(xué)原理進(jìn)行運(yùn)算的計算機(jī)，其被視作計算速度遠(yuǎn)超現(xiàn)有計算機(jī)的“夢幻設(shè)備”。“當(dāng)前，量子計算業(yè)界的目標(biāo)是，打造一款通用的量子計算機(jī)：它不僅能解決任何運(yùn)算問題，其運(yùn)算速度還能超越當(dāng)今最快的超級計算機(jī)?！表n正甫介紹道。
實(shí)際上，量子計算的概念早在上世紀(jì) 80 年代就已被提出，其基礎(chǔ)理論也在上世紀(jì) 90 年代和本世紀(jì)初得到突破，但真正意義上的通用量子計算機(jī)卻遲遲沒有問世。
“研發(fā)通用量子計算機(jī)的難度非常大，目前仍未有重大突破?！表n正甫說，所以一部分科學(xué)家另辟蹊徑，研發(fā)技術(shù)難度相對較低的專用量子計算機(jī)，即量子退火機(jī)。
退火的概念源于金屬加工領(lǐng)域，是指給金屬升溫，使其溫度高于再結(jié)晶溫度并維持一段時間，再將其緩慢冷卻。所謂量子退火，就是當(dāng)緩慢地調(diào)控量子的微觀體系時，量子狀態(tài)也會隨之發(fā)生細(xì)微的變化，最后趨于能量最低的基態(tài)。這與金屬退火現(xiàn)象很類似，故相關(guān)量子計算機(jī)被稱為量子退火機(jī)。
“這方面的典型代表是加拿大的D-Wave 公司，他們基于超導(dǎo)器件，構(gòu)造出量子退火機(jī)，可以運(yùn)行一些特定的算法，這些年得到了比較多的關(guān)注?！敝袊茖W(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副教授涂濤說。
受到加拿大D-Wave 公司成功經(jīng)驗(yàn)的啟發(fā)，原美國斯坦福大學(xué)教授山本（Y. Yamamoto）回到日本，與日本電信電話株式會社和日本國立情報學(xué)研究所的日本同事一起研發(fā)日本的量子退火機(jī)。
“與加拿大D-Wave 公司采用超導(dǎo)器件不同，日本的研究組采用了他們熟悉的光學(xué)技術(shù)?！表n正甫說。
日本山本課題組于 2016 年在《科學(xué)》雜志以《全聯(lián)通、可編程的 100 個自旋的 Coherent Ising Machine》為題，報道了他們的 100 個自旋的量子退火機(jī)。接著近年來不斷發(fā)表相關(guān)文章，其量子退火機(jī)的自旋數(shù)目，也從 100 個增加到 5 萬個。
日前，山本課題組在《科學(xué)》子刊《科學(xué)進(jìn)展》雜志以《實(shí)驗(yàn)比較 Coherent Ising Machine 和量子退火機(jī)的性能》為題，報道了他們的 5 萬個自旋的 Coherent Ising Machine，并與加拿大D-Wave 公司的 2000 個自旋的量子退火機(jī)進(jìn)行比較，指出前者性能在某些指標(biāo)上更優(yōu)秀。
計算性能排名學(xué)界尚無定論
涂濤表示，量子退火機(jī)之所以受到關(guān)注，是因?yàn)檫@種計算機(jī)能快速求解組合優(yōu)化問題，而這正是“機(jī)器學(xué)習(xí)”“深度學(xué)習(xí)”等計算處理技術(shù)要解決的本質(zhì)問題。
組合優(yōu)化問題是指，給定一些約束條件，尋找某個多變量目標(biāo)函數(shù)的極小值，這個極小值也被稱為全局最優(yōu)解。通常情況下，找到全局最優(yōu)解非常困難，往往只能找到局部最優(yōu)解。組合優(yōu)化問題在現(xiàn)實(shí)生活中很常見，如貨物運(yùn)輸時要尋找最優(yōu)路徑、或分配大量人員時尋求最優(yōu)調(diào)度等。
“從計算科學(xué)角度來講，尋找全局最優(yōu)解的計算難度，隨著問題規(guī)模增大而提升?！蓖繚f，問題規(guī)模變大后，組合優(yōu)化問題就會出現(xiàn)更多變量，這時目標(biāo)函數(shù)也會變得更復(fù)雜，可能會出現(xiàn)大量局部極小值點(diǎn)，使找到全局極小值變得異常困難。
韓正甫告訴記者，一般通用量子計算機(jī)難以解決這種問題，若選擇現(xiàn)有電子計算機(jī)求解組合優(yōu)化問題，則需要花費(fèi)非常長的時間。然而，利用量子退火機(jī)，可在一個單次周期內(nèi)解決問題，耗時相對較短。
對于日媒提出的“采用新計算方式的高速計算機(jī)擁有超過現(xiàn)有量子計算機(jī)的性能”這一說法，天津大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系教授曲日表示，在理論上，目前學(xué)界還未證明量子計算、經(jīng)典計算、Coherent Ising machines，哪一個就一定比其他兩個更有優(yōu)勢?！爸荒苷f，以一般的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)來看，日本科研人員在 Coherent Ising machines 量子計算模型上，針對特定問題，發(fā)現(xiàn)了比經(jīng)典計算機(jī)現(xiàn)有算法更優(yōu)秀的算法，即計算復(fù)雜度更小的算法?！鼻照f。
量子計算強(qiáng)大僅是理論預(yù)測
那么，同樣是用量子退火的方式，相比加拿大D-Wave 公司的量子退火機(jī)，日本研制出的機(jī)器，其性能領(lǐng)先在哪兒？
目前，加拿大D-Wave 公司構(gòu)建量子退火機(jī)所利用的超導(dǎo)器件，其可控的量子位數(shù)目為 2000 個。與之相比，日本所用的光學(xué)器件，其可控的量子位數(shù)目已達(dá) 5 萬個。由于后者量子位數(shù)目更大，因而可解決更復(fù)雜的問題；同時，后者底層器件是光學(xué)器件，與加拿大D-Wave 公司的超導(dǎo)器件相比，機(jī)器無需低溫環(huán)境存放，穩(wěn)定性高、可控性好。
涂濤告訴記者，除了量子計算機(jī)、量子退火機(jī)，還有許多被寄予厚望的“后補(bǔ)選手”，它們個個“身手不凡”。
例如，超導(dǎo)磁通器件，其可取代傳統(tǒng)的半導(dǎo)體器件來構(gòu)成超導(dǎo)計算機(jī)。它的優(yōu)勢在于低能耗，有望應(yīng)用在超級計算機(jī)等高能耗領(lǐng)域。再如，非線性光學(xué)器件，其可取代傳統(tǒng)的半導(dǎo)體器件，來構(gòu)成光計算機(jī)。它的優(yōu)勢在于光學(xué)模式數(shù)較多，有望應(yīng)用于并行計算領(lǐng)域。除此之外，還有被譽(yù)為“變形金剛”的擬態(tài)計算機(jī)，以及以生物形式打造的 DNA 計算機(jī)等。
“在傳統(tǒng)計算機(jī)的基礎(chǔ)上，下一代計算機(jī)逐漸向大數(shù)據(jù)、人工智能、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算等方向發(fā)展，這些構(gòu)成了我們目前計算技術(shù)的主流發(fā)展方向，相關(guān)技術(shù)有的甚至已經(jīng)應(yīng)用在日常生活中?！鼻毡硎荆€有一些新的計算方式，目前還處在實(shí)驗(yàn)室研究階段，離人們的現(xiàn)實(shí)生活有很長的距離。
迄今為止，世界上還沒有真正意義上的量子計算機(jī)，但世界各國科學(xué)家正以極大的熱情，努力實(shí)現(xiàn)這個夢想。
“量子計算機(jī)使計算的概念煥然一新，這是量子計算機(jī)與其他計算機(jī)，如光計算機(jī)、生物計算機(jī)等的不同之處，其作用遠(yuǎn)不止是解決一些經(jīng)典計算機(jī)無法解決的問題?！表n正甫表示，“我們說量子計算機(jī)計算能力強(qiáng)大，目前還只是從理論上給出的預(yù)測。至于量子計算機(jī)究竟能跑出怎樣的成績，目前還不得而知。”
分享文章：優(yōu)于現(xiàn)有量子計算機(jī)性能 日本量子退火機(jī)真有這么牛？
文章源于：http://m.5511xx.com/article/coihjii.html
