谷歌最新量子计算机“Willow”发布,运算能力爆发式提升,量子计算时代近在咫尺!!! 汉鼎智库咨询2024-12-23 谷歌在12月10日通过其官方博客对外宣布,旗下最新的量子计算芯片“Willow”取得了两项重大计算突破: 第一:Willow解决了计算机时代30年来的一个难题量子纠错挑战,它可以在使用更多量子比特(拥有150个物理量子比特)的情况下,成倍的减少错误。 第二:Willow可以在不到5分钟内完成一项当今最快超级计算机需要花10^25年的时间才能完成的计算任务,10^25年是什么概念?这是一个比宇宙的年龄还长的时间。 谷歌的最新量子计算机Willow在计算能力上实现了巨大突破,仅用5分钟就能完成超级计算机10²⁵年才能完成的计算任务,这远远超出了宇宙年龄 138亿年,展现出量子计算机相较于传统计算机的超强并行计算能力,极大地拓展了人类可处理问题的规模和复杂度,为解决一些此前无法完成的大规模计算问题提供了可能. 一、什么是量子计算机? 量子计算机是一种基于量子力学原理进行信息处理的计算机。传统计算机使用二进制位(bit)来存储和处理信息,每个bit要么是0要么是1。而量子计算机使用量子比特(qubit),量子比特除了可以表示0和1之外,还能处 于0和1的叠加态。这就好比一个量子比特像是一个有魔法的硬币,它可以同时是正面(0)和反面(1),或者处于正面和反面之间的任何一种中间状态。 这种叠加特性使得量子计算机在处理某些复杂问题时,能够同时对多个状态进行计算。例如,在解决一个具有多个可能解的数学问题时,量子计算机可以利用量子比特的叠加态,一次性对所有可能的解进行测试和运算,而传统计算机只能一个一个地去尝试这些解。 另外,量子比特之间还存在一种被称为“量子纠缠”的现象。当两个量子比特纠缠时,它们之间的状态相互关联,无论它们相隔多远,对其中一个量子比特的操作都会瞬间影响到另一个量子比特的状态。这种纠缠特性进一步增强了量子计算机的计算能力,使得它可以完成传统计算机几乎无法完成的复杂计算任务,比如在密码学中破解复杂的加密算法、在材料科学中模拟分子结构以及在人工智能中进行复杂模型的训练等诸多领域发挥巨大的作用。 二、量子计算机市场规模 2023年全球量子计算市场规模约4.7亿美元,预计2035年有望超过800亿美元,2023至2028年的年均增长率(CAGR)可达至53.6%。据iCVTAK,2027年,专用量子计算机有望达在性能上实现突破,推动整体市场规模达105 亿美元。在2028年至2035年期间,受益于通用量子计算机的技术进步及专用 量子计算机在特定领域的广泛运用,市场规模持续快速扩张。到2035年总市场 规模有望达到811.7亿美元,量子计算预计在此时进入全面成熟和商业化的关键阶段。 数据来源:汉鼎智库咨询整理 数据来源:汉鼎智库咨询整理 三、我国大力支持量子计算产业发展国家规划层面 “十四五”规划和2035年远景目标建议:提出要瞄准人工智能、量子信息等前沿领域,强化国家战略科技力量,将量子计算作为前沿科技领域之一,为我国量子计算机的研发和应用指明了方向,强调了其在国家科技发展中的重要战略地位. 《中共中央关于进一步全面深化改革推进中国式现代化的决定》:明确指出加强关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术创新,加强新领域新赛道制度供给,建立未来产业投入增长机制,完善推动新一代信息技术、人工智能、航空航天、新能源、新材料、高端装备、生物医药、量子科技等战略性产业发展政策和治理体系,引导新兴产业健康有序发展,从政策层面为量子计算产业的发展提供了有力支持,有助于推动量子计算技术的创新与产业化应用. 《政府工作报告》:制定未来产业发展规划,开辟量子技术等新赛道,加快推动高水平科技自立自强,体现了国家对量子计算等前沿科技领域的重视,将其作为推动科技自立自强、培育未来产业发展新动能的重要方向之一. 专项支持政策 科研立项与技术攻关支持:设立关键核心技术攻关专项,支持开展量子芯片原创性、引领性科技攻关;设立重点研究与开发计划专项,着力攻关量子计算关键仪器设备实现国产替代,通过这些专项支持,推动量子计算技术的突破与创新,提高我国量子计算机的核心竞争力. 产业扶持政策:出台量子芯片相关产业扶持政策,全力支持打造量子芯片产业链发展;选择若干大城市建设国家级量子计算产业示范基地,以点带面辐射发展,加快建成城市先进算力网;针对国防、生物医药、航空航天、新材料、金融、人工智能等重点行业实施集群发展专项行动,研究制定量子计算多行业应用行动 计划,加快谋划布局我国量子计算未来产业,促进量子计算产业与各重点行业的深度融合,推动量子计算技术在多领域的应用落地. 经费扶持与应用推广:相关部门出台经费扶持政策,在生产制造链上加大培育推广自主量子计算机关键核心产品应用;加快培育壮大“量算-智算-超算”融合产业,在国家布局的超算互联网基础上,加快建成国家量子计算与超级计算融合互联网,全方位提升大国算力;专项资金、政策支持自主量子计算机“走出去”,在“一带一路”国家培育壮大我国自主的量子计算软硬件产业和生态,助力我国量子计算产业的国际化发展. 人才培养政策 建立科普教育机制:教育主管部门在高校和中小学建立国产量子计算机常态化科普教育机制,将国产量子计算机科普纳入中小学科普的重要内容之一,在高校中引入国产量子计算机软硬件相关课程,鼓励高校学生参与量子计算技能大赛,培养学生对量子计算的兴趣和认知,为量子计算产业的长远发展储备人才. 实施创新人才计划:实施量子计算创新人才计划,将培养人才与科技攻关结合起来,加大量子计算专项人才创新培养,通过高校教育、科研项目实践等多种途径,培养一批量子科技领域的高精尖人才,满足我国量子计算产业快速发展对专业人才的需求. 四、总结 量子计算机在当今科技领域占据着举足轻重的地位。它犹如一颗璀璨的科技之星,在众多关键领域闪耀光芒。在科学探索的广袤天地里,无论是对微观世界奥秘的深入挖掘,还是对宏观宇宙现象的模拟推演,它都能以强大的计算能力提供有力支持。在工业与技术创新方面,助力各行业突破传统计算瓶颈,加速产品 研发与技术升级,如制造业中优化生产流程、提升产品质量。于信息安全的复杂战场,既促使传统加密防线重塑,又以独特的量子加密技术筑牢新的安全壁垒。在金融的风云变幻中,精准分析海量数据,辅助决策制定,降低风险。它还带动了一系列新兴产业的蓬勃发展,从芯片到算法,从软件到硬件,形成一个充满活力与潜力的科技生态系统,持续推动人类社会在科技浪潮中奋勇前行,开启未来无限可能的大门。