Treinta billones de veces más rápido que la supercomputación, ¿qué pueden hacer las computadoras cuánticas? ¿Por qué lleva el nombre de "Zu Chongzhi"?

Recientemente, nuestro país ha logrado importantes avances en computadoras cuánticas, tanto para sistemas cuánticos superconductores como para sistemas cuánticos ópticos. Ha construido con éxito un prototipo de computación cuántica de 113 fotones y 144 modos, "Jiuzhang-2", y de 66 Bits. -Prototipo de máquina de computación cuántica superconductora programable "Zu Chong No. 2". Se han logrado avances importantes en la computación cuántica de sistemas cuánticos ópticos y cuánticos superconductores, lo que convierte a mi país en el único país del mundo que ha alcanzado el hito de la "superioridad de la computación cuántica" en dos sistemas físicos.

El cuanto es la unidad más pequeña de varias cantidades físicas como la masa y la energía, y también existe en un determinado estado de partícula. Cuando se trata de energía, como la luz, un fotón es un cuanto.

Las computadoras cuánticas utilizan los principios de la mecánica cuántica. La mecánica cuántica permite que un objeto esté en múltiples estados al mismo tiempo. Por ejemplo, si 0 y 1 existen al mismo tiempo, puede hacer lo que se llama. En principio, la computación paralela puede completar muchas tareas juntas, por lo que tiene una potencia de computación que supera a las computadoras clásicas.

Precisamente porque los ordenadores cuánticos tienen en principio capacidades de computación paralela ultrarrápida, se espera que utilicen algoritmos específicos para resolver problemas de gran valor social y económico (como el descifrado de códigos, la optimización de big data, el diseño de materiales, Análisis de fármacos, etc.) alcanza una aceleración exponencial en comparación con los ordenadores clásicos.

Como uno de los candidatos más prometedores para lograr la computación cuántica escalable, su objetivo principal es cómo aumentar simultáneamente el número de qubits integrados y mejorar el rendimiento de los qubits superconductores, para permitir una manipulación coherente de alta precisión. Más qubits pueden lograr una aceleración exponencial en la velocidad de procesamiento de problemas específicos y, en última instancia, aplicarse a problemas prácticos. "Zuchongzhihao" y "Zuchongzhihao 2" son prototipos de computación cuántica superconductora programables.

"Zu Chongzhihao"

"Zu Chongzhihao" es un prototipo de computación cuántica superconductora programable de 62 bits y ha realizado con éxito una demostración de computación cuántica programable bidimensional en este sistema. . El equipo de investigación observó el fenómeno de la marcha cuántica bajo excitación de una o dos partículas en un chip qubit superconductor bidimensional, estudió experimentalmente la velocidad de propagación de la información cuántica en un plano bidimensional y, al mismo tiempo, moduló la topología de las conexiones qubit. De esta manera se construyó un interferómetro Mach-Zehnder y se realizó un paseo cuántico programable de dos partículas. Este logro sienta una base técnica para la investigación en computación cuántica que puede demostrar la superioridad cuántica en sistemas cuánticos superconductores y resolver problemas de gran valor práctico.

"Zu Chong No. 2"

"Zu Chong No. 2" es una máquina prototipo de computación cuántica superconductora programable de 66 bits "Zu Chong No. 2" que resuelve la tarea del "muestreo cuántico de líneas aleatorias" La velocidad es más de 10 millones de veces más rápida que la supercomputadora más rápida del mundo actual, lo que convierte a China en el único país que alcanza el hito de la "superioridad cuántica" en dos rutas técnicas.

Según los investigadores, se espera que las capacidades de control de puerta cuántica paralela de alta fidelidad y las capacidades totalmente programables de "Zuchong-2" encuentren aplicaciones prácticas, incluido el aprendizaje automático cuántico, la química cuántica, etc.

Muchas veces, cuando se habla de cuántica y se habla de ella junto con la energía, a la gente le gusta usar la “luz” como ejemplo. Un cuanto de luz se refiere a un cuanto. Este concepto fue introducido en la óptica por Einstein en 1905. El "fotón" que todo el mundo conoció más tarde y utilizó en los "Nueve capítulos" de hoy es esencialmente este "cuanto de luz".

"Jiuzhanghao"

"Jiuzhanghao" es un prototipo de computación cuántica de muestreo gaussiano de Bose con 76 fotones y 100 modos. "Jiuzhang" puede procesar problemas específicos 10 mil millones de veces más rápido que la supercomputadora número uno del mundo actual, "Fugaku", y es equivalente a 10 mil millones de veces más rápido que el prototipo de computación cuántica de 53 bits "Platanus" lanzado por Google, logrando con éxito el objetivo. Primer hito en el campo de la computación cuántica: la superioridad de la computación cuántica. El prototipo de computación cuántica "Jiuzhanhao" ha establecido la posición de liderazgo de China en la investigación internacional sobre computación cuántica y ha sentado las bases técnicas para la realización de simuladores cuánticos a gran escala en el futuro.

"Nine Chapter Two"

"Nine Chapter Two" es un prototipo de computación cuántica con 113 fotones y 144 modos. Resolver el problema matemático del muestreo Gaussiano de Bose es 10 elevado a 24 (millones de billones de veces) más rápido que la supercomputadora más rápida del mundo, lo que es un paso importante en el camino hacia el desarrollo de computadoras cuánticas.

Se informa que se espera que las futuras computadoras cuánticas de uso general desempeñen un papel en el descifrado de códigos, la previsión meteorológica, el diseño de materiales, el análisis de fármacos y otros campos. El actual "Jiuzhang-2" es sólo un "único campeón", pero su superpotencia informática tiene un valor de aplicación potencial en campos como la teoría de grafos y la química cuántica.

"Nueve capítulos" y "Zu Chongzhi" reciben su nombre en conmemoración del primer tratado de matemáticas chino antiguo "Nueve capítulos sobre aritmética" y del gran matemático chino antiguo Zu Chongzhi, respectivamente.

"Nueve capítulos de aritmética"

"Nueve capítulos de aritmética" es un antiguo tratado matemático chino y uno de los "Diez libros de aritmética" (diez libros de aritmética antiguos que aparecieron entre las dinastías Han y Tang) ) es una de las más importantes. Durante las dinastías Wei y Jin, Liu Hui escribió anotaciones para "Nueve capítulos sobre aritmética" y dijo: "El sistema de rituales de Zhou Gong tiene nueve números, y los nueve números son los nueve capítulos en los que se basa la adivinación del mundo". sobre buenas acciones Debido a los restos del texto antiguo, Cang et al. han eliminado y complementado sus nombres, por lo que el contenido de la revisión puede ser diferente de los antiguos, y muchas de las palabras discutidas son recientes. Según la investigación, Zhang Cang y Geng Shouchang de la dinastía Han Occidental alguna vez elaboraron suplementos. El libro final se completó a más tardar a principios de la dinastía Han del Este, pero su contenido básico se había finalizado básicamente a finales de la dinastía Han del Oeste.

"Nueve capítulos sobre aritmética" es la cristalización del trabajo colectivo de varias generaciones. Su aparición marca la formación del antiguo sistema matemático chino. La mayoría de los matemáticos de generaciones posteriores comenzaron a aprender e investigar conocimientos matemáticos a partir de los "Nueve capítulos de aritmética". Tanto en la dinastía Tang como en la Song, el estado lo prescribió explícitamente como libro de texto. Publicado por la entonces corte de la Dinastía Song del Norte en 1084, este es el libro de matemáticas impreso más antiguo del mundo. Por lo tanto, "Nueve capítulos sobre aritmética" es la destacada contribución de China al desarrollo de las matemáticas.

Zu Chongzhi

Zu Chongzhi estudió ciencias naturales durante toda su vida, y sus principales aportaciones fueron en matemáticas, astronomía, calendario y fabricación mecánica.

En términos de matemáticas, basándose en el método preciso de exploración de pi iniciado por Liu Hui, calculó que el verdadero valor de pi (π) está entre 3,1415926 y 3,1415927, lo que equivale a tener una precisión de Séptimo decimal, simplificando El resultado es 3,1415926, razón por la cual Zu Chong fue seleccionado por la Asociación de Récords Mundiales como el primer científico del mundo en calcular el valor de pi hasta el séptimo decimal. Zu Chongzhi también dio dos formas fraccionarias de pi (π): 22/7 (relación aproximada) y 355/113 (densidad), donde la densidad tiene una precisión del séptimo decimal. El cálculo preciso de Zu Chongzhi del valor de pi fue una contribución importante a China e incluso al mundo. Las generaciones posteriores nombraron la "tasa aproximada" en su honor como "pi de Zu Chongzhi", o "tasa Zu" para abreviar.

Zu Chongzhi escribió cinco volúmenes de "Zhu Shu", que se incluyeron en los famosos "Diez Libros de Suan Jing". En "Zhu Shu", Zu Chongzhi planteó las cuestiones de "abrir el poder de la diferencia" y "abrir la diferencia para establecer". La palabra "poder de diferencia" aparece en las anotaciones de Liu Hui para "Nueve capítulos de aritmética", que se refiere a la diferencia de área. "Ampliar el poder de la diferencia" es conocer la diferencia entre el área y el largo y ancho de un rectángulo, y usar el método de la raíz cuadrada para encontrar su largo y ancho. Su solución específica es usar una ecuación algebraica cuadrática para resolver el. problema de raíces positivas. El "cubo de diferencia" consiste en conocer el volumen del cuboide y la diferencia entre el largo, ancho y alto, y utilizar el método del cubo para encontrar el largo de sus lados, también incluye conocer el volumen de cilindros y esferas para encontrar sus diámetros; pregunta. El método de cálculo utilizado es utilizar ecuaciones cúbicas para resolver el problema de raíces positivas. No ha habido ninguna solución para las ecuaciones cúbicas antes, y la solución de Zu Chongzhi es un trabajo pionero.