嫦5返航,实现量子霸权,可控核聚变放电,中国发生啥大事了?

去年9月份谷歌的量子计算机“悬铃木”在处理特定问题上(随机路线采样)成功实现了量子霸权,这是量子计算机首次展现出了它惊人的快速计算能力。

“量子霸权”这几个字给人的感觉就非常的高大上,而且有种盛气凌人的感觉,不过它在我国还有一个称呼叫“量子优越性”。

这听起来就让人感觉舒服多了。从名命就可以看出我们一般都比较低调。

那么什么是量子优越性呢?

我们传统的计算机诞生到现在已经有数十年的历史了,比如我们现在使用的笔记本电脑、智能手机,甚至现在的超级计算机,它们的运算速度已经非常强大了,完全可以满足我们日常的需求。

但是传统的计算机在面临科学问题的时候,其复杂性就远远超过了它们的计算能力和模拟能力。

传统计算机在处理样本量较小的情况下,可以胜任,但是当样本量非常大的时候就力不从心了。

那么如果我们可以利用量子力学里的量子叠加原理,制造一个量子计算机,这台量子计算机只要在处理某一方面的特定计算时,比传统计算机快,那么就实现了量子优越性。

谷歌的悬铃木就在处理随机路线采样的问题上,计算速度优于传统的计算机,而且是大幅度超越,因此就是实现了量子霸权。

不过就在昨天,我国由潘建伟教授领导的团队构建的量子计算机“九章”也成功的实现了量子优越性,这台量子计算机在处理“高斯玻色采样”问题上,比传统计算机(目前全世界计算速度最快的超级计算机富岳)快了一百万亿倍。

也就是说,“九章”可以在200秒实现的“高斯玻色采样”计算,“富岳”卯足劲的计算则需要大约6亿年的时间。

6亿年对于地球来说早已将沧海桑田了,更何况是人类。因此我们也可以认为“九章”可以计算“超级计算机”算不了的问题。这就是量子优越性到底有多优越。

“九章”的问世使得我国成为了第二个实现“量子优越性”的国家,而且更令我们兴奋的是,“九章”吊打“悬铃木”。

为什么我要用“吊打”,而不是“胜于”,因为“九章”确实甩了“悬铃木”几条街,它脱了裤子都追不上。

传统计算机信息最小的单位就是比特,用0和1来表示,而且传统计算机没有所谓的量子叠加态,因此传统计算机的信号传输就是非0即1。

而在量子世界里叠加态是量子的本质,如果用一个量子代表比特,那么这个量子比特就处在了即0又1的叠加态。

因此量子计算机的单个量子比特就可以传输更多的信息,那么两个量子比特就可以表示2^2个信息。而3个量子比特就可以表示2^3个量子比特。

可以看出量子比特的数量越多,它传输信号的能力、相应的计算能力就会大幅度的增强。而我国的九章实现了73个量子比特。

悬铃木只实现了53个量子比特,2^73以及2^53这两个数字就可以看出,根本不在一个数量级。“九章”的计算速度是“悬铃木”的100亿倍。

所以说,我国不仅实现了“量子优越性”而且实现了“九章优越性”。我国在量子计算领域里已经走在了世界的前列。

下面还有一个很好的动画可以看出量子计算机的优越性:

没错!走迷宫,传统计算机想要在上图中快速的计算出出口位置以及最优的路线,就需要每条路径不断的去试错。

这样计算速度肯定会非常缓慢,而且计算机也很辛苦。但是量子计算机就不一样了。它是这样走迷宫的。

由于量子比特可以传输更多的信息,因此量子计算机就可以同时处理非常多的任务,它可以一次性去尝试更多的路径,那么得到答案的时间就相应的短了很多。

这就是量子计算机。

除了量子计算机还有一个好消息就是我国的可控核聚变环流器二号M装置实现首次放电。核心温度达到了1.5亿摄氏度,被称为中国的人造太阳。

我们知道可控核聚变一定是人类未来的终极能源,它不仅释放的能量巨大、而且清洁,完全无污染、无辐射,并且用于核聚变的氘、氚可以说取之不尽,氦3在月球上也有很多。

目前在国际上实现核聚变的方式无非这几种:惯性约束聚变,磁约束聚变,磁化目标聚变,亚临界聚变。

这四种方法通过近几十年来的大量实验和研究发现,只有前两种有望达到盈亏平衡点,也就是输出的能量大于输入的能量。

而我国使用的核聚变技术就是磁约束聚变,也就是用磁场约束过热的等离子体,把等离子体压缩到一个非常小的体积内,让其发生核聚变。这个装置也被称为托克马克。

目前我国的环流器二号M装置实现了放电,也就是说明了实现了可控核聚变,但是可以肯定的是没有超过了盈亏平衡点,也就是输出的能量还没有输入的能量大。

不然的话,整个世界都炸开锅了,掌握了核聚变那可就是掌握了未来,掌握了一切。不过又可以肯定的是,我国在核聚变方面绝对是领头羊。

除了以上的两个好消息,剩下的就是最近大家非常关注的嫦娥五号,现在已经实现了落月、采样、外星球上升、上升期入轨,接下来就是和轨道器、返回器对接,传递样本。

已经完成了多半的任务流程,可以说这次的任务稳了,嫦娥五号带回月球样本只是时间的问题。估计就在这个月的中旬。

很多人认为,我们现在探索月球,探索外太空就是为了月球的土壤、甚至是月球上的矿产资源,以及核聚变的材料氦3。

其实这都是后话,关于月球采矿、月球建立基地这些事都是现在科学家的设想,未来啥时候能实现其实谁也说不准。

所以现在说为了矿产资源其实还为时过早了。

那么我们探索月球的意义何在?

其实短期来看真的没啥意义,但长期来看却意义非凡。

举个例子,我们在明朝的时候没有大力的发展航海,中途放弃,导致了我国在随后的几百年间丧失了海洋权力,等我们晃过神来,最后的后果是我们无法承受的。

现在去月球也一样,宇宙是海洋,月球是岛屿,我们发射探测器就月球其实就是在航海,如果我们这次再次丧失海洋权力,那么未来的后果也是我们无法承受的。

这就是探索月球长远的意义,什么月球矿产、基地其实都是一些小小的方面。

最后我想说一句,中国威武,为科学家点赞。