太湖之光烧钱了？！关于“九章”量子计算机的7条冷八卦 | 测量一下scientific
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导读
尽管“九章”的算力快得惊人，但它只是在量子计算第一阶段树起了一座里程碑，未来的路还很长。
九章
12月4日凌晨，中国科学技术大学宣布该校潘建伟、陆朝阳团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，构建了76个光子的量子计算原型机“九章”，实现了具有实用前景的“高斯玻色取样”任务的快速求解。这一突破使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家，中国科学家实现“量子计算优越性”里程碑。
看着凌晨3点这个发布时间，
测量君不由感叹，
不光科研队伍这么强......
中国科大公众号的小编都是不用睡觉的吗……
量子计算机具有超快并行计算能力，它通过特定算法在一些重大问题方面实现指数级别的加速。“九章”解决的“高斯玻色取样”问题就是一种。
“高斯玻色取样”是一个计算概率分布的算法，可用于编码和求解多种问题。其计算难度呈指数增长，很容易超出目前超级计算机的计算能力，适合量子计算机来探索解决。在本研究中，潘建伟团队构建的76个光子的量子计算原型机“九章”，实现了“高斯玻色取样”任务的快速求解。
美国麻省理工学院副教授，青年科学家总统奖、斯隆奖得主德克·英格伦评价说，潘建伟团队的研究“是一个划时代的成果”，是“开发中型量子计算机的里程碑”。
维也纳大学教授、美国物理学会会士菲利普·沃尔泽也认为：“他们在实验中拿到了目前最强经典计算机万亿年才能给出的计算结果，为量子计算机的超强能力给出了强有力的证明。”
新华社：《观察 | "九章"问鼎 确立我国在国际量子计算研究第一方阵地位》
http://www.xinhuanet.com/politics/2020-12/06/c_1126826347.htm
咳咳！但今天测量君不是要给大家科普，
而是和大家聊一聊和“九章”有关的那些 “八卦”。
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1
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“九章”之名的由来
之所以将这台量子计算机命名为“九章”，
是为了纪念中国古代数学专著《九章算术》。
《九章算术》为中国古代张苍、耿寿昌所撰写的一部数学专著。
作为一本综合性的历史著作，是当时世界上最简练有效的应用数学，它的出现标志中国古代数学形成了完整的体系。
在看到这一官方说法之前，
测量君2号大开脑洞猜测了几种可能性
……
猜测一：“赵九章”
赵九章出生于1907年，
是东方红1号卫星总设计师，两弹一星元勋。
1953年，中国科学考察团出国考察。
途中华罗庚出上联"三强韩赵魏"，
让同行的钱三强、赵九章、贝时璋等对下联。
一时，几人都被难住。
最后华老说出下联：九章勾股弦。
此联上联明镶战国韩、赵、魏三国；暗嵌"钱三强"。
下联明镶《九章算术》；暗嵌“赵九章”。
冷八卦：钱三强、华罗庚、赵九章，都是中国科学技术大学的知名校友 : ）
猜测二：屈原《九章》
《九章》是屈原所作短篇抒情诗集，包括9篇作品。
有的展现诗人高洁（zi）情操（lian）的，
有的表达准备誓死追求理想和信仰的决心……
我国量子科技发展并非一帆风顺，
既有世界形势风云变化的不确定性，
也有舆论环境中层出不穷的质疑声。
难道屈原的精神，
与这代为“中华崛起”而努力的科学家的精神，
在某种程度上跨越了时空，
产生了共鸣？？
Anyway，从“嫦娥”、“问天”、“玉兔”、“墨子”，
再到“九章”……
中国科学家“取名”能力算是得到了一致认可。
这种旧词新韵、古今混同的命名方法，
果然是对耀眼的古代中国文明的自豪，
对现代中国大发展的自信。
2
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real "壕": 神威·太湖之光帮忙出的电费！
Scott Aaronson（“九章”成果的审稿人之一）
看到中国的成果也很开心，
在自己博客上写了一篇文章披露了幕后趣事，
而陆朝阳的回复也很有梗：
Scott 审稿的时候问论文作者
为什么你们只做了26-30个光子的实验验证自己的结果？
并建议人家在现有计算机上多做几个光子的实验。
然后过了几个礼拜，
Scott收到了价值百万的回复~
事后，Scott表示这是自己写过的最贵的判定报告了。
后来，陆朝阳也在接受采访时表示，
为了核验“九章”算得“准不准”，用超算同步验证。
“10个、20个光子的时候，结果都能对得上，
到40个光子的时候超算就比较吃力了，
而‘九章’一直算到了76个光子。”
另一方面，超算的耗电量太大，
计算40个光子时需要电费200万元，
41个光子需要400万元，42个光子需要800万元，
推算下去将是天文数字。
他还特别在Scott的播客下面留言补充了：
钱不是我们出的，是无锡那边的超级计算机
“神威·太湖之光”（世界超算性能榜排行第4）帮忙出的。
而冷却超算所用的水，
太湖之光的负责人表示可以给周围的居民区供暖。
好的吧，又一个“冷八卦”，
你们知道“神威·太湖之光”所在单位
就是联合发布这个里程碑消息的
“国家并行计算机工程技术研究中心”么！
3
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“互怼”使大家快乐
科学圈也有很多恩怨情仇，甚至有时候民科也会过来插一脚，
比如说：
Gil Kalai
（著名数学家，量子霸权的怀疑派，
在Google“量子霸权”结果出来时反复表示不信）
曾专门写过多篇文章论证：
为何用多个光子做玻色采样
（正是潘建伟院士团队这次做出来的结果）
理论上绝不可能成功。
国内不少“科学家”也会引用其文章论证自己的观点。
“九章”此次的突破，Scott Aaronson 怎么会轻易放过呢，
甚至他特意用了一整段博文来“打脸” Gil Kalai
……
4
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“一代更比一代强”
“九章”的成果与去年Google team相比，
最大的好处是堵上了 IBM 的嘴。
去年IBM在Google的量子霸权结果出来时非常不服气，
“你这个我们传统方法也能做！
根本不能证明量子计算的优越性！”
但中国这次的结果已经是传统方法很难模拟的了。
5
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报告！发现一只野生诺奖得主？！
早知潘校九章傲，
午晓侯校一肩挑。
永恒东风歌正酣，
科教报国蜗壳曜。
此诗发现于
文章《一肩挑！侯建国接任中科院院长》的评论区。
发布者名为：杨振宁
【风云之声注：这位留言者是中国科学技术大学出版社编辑杨振宁，不是诺贝尔物理学奖获得者杨振宁。】
港真，围观评论区的测量君2号，
感受到了智慧的气息。
（不过这真的是大噶知道的辣个杨振宁吗！星星眼！）
6
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看我正直的目光
作为“九章”构造者之一的陆朝阳教授，
在中国口罩产能恢复，
但美国到处买不到口罩的时候，
给Scott Aaronson（“九章”成果的审稿人之一）
寄了两百个口罩过去。
Scott ：
但这绝对没有影响我的判断嗷！
（I don’t think that influenced my later review, but was appreciated nonetheless.）
7
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“不是说没用，是真没用”
回到最初的问题：“九章”有什么用？
【风云之声注：@中科大胡不归 就是袁岚峰的微博】
对于量子计算机的研究，
该领域的国际同行公认有三个指标性的发展阶段：
第一阶段：发展具备50至100个量子比特的高精度专用量子计算机，对于一些超级计算机无法解决的高复杂度特定问题实现高效求解，实现计算科学中量子计算优越性的里程碑；
第二阶段：是研制可相干操纵数百个量子比特的量子模拟机，用于解决若干超级计算机无法胜任的具有重大实用价值的问题；
第三阶段：是大幅度提高可集成的量子比特数目至百万量级，实现容错量子逻辑门，研制可编程的通用量子计算原型机。
经典计算机从专用机发展到通用机，走过了20多年历程，
现在的量子计算机就处在最早期的专用机时代。
无论是谷歌的“悬铃木”处理“随机线路取样”，
还是“九章”求解“高斯玻色取样”，
都只能用来解决某一个特定问题。
目前，可以把九章初步用于量子化学的一些研究，
图论里面的一些组合数学方面的一些研究，
甚至也可以用于一些机器学习的研究。
未来，希望能够通过15年到20年的努力，
能够研制出通用的量子计算机，
这样的话它就可以来解决很多非常广泛的问题了。
比如包括密码分析、气象预报、药物设计，
探索物理学或者化学生物学里面的一些复杂的问题。
用潘建伟院士团队的话说就是：
尽管“九章”的算力快得惊人，
但它只是在量子计算第一阶段树起了一座里程碑，
未来的路还很长。
以上，我们结束了快乐的吃瓜，
One More Question :
有一个经常被讨论的问题
“为何近代科学没有产生在中国？”
……
其中也许有一条这样答案：
“古代科技重视实用性，而轻视理论研究和抽象概括。
科技思想转型落后于世界科技思想发展潮流。”
火车刚发明的时候，连马车的速度都赶不上。
飞机刚发明的时候，只能在天上坚持1分钟。
恰恰那些所谓“无用”的东西，
瞬间点亮了历史。
本文八卦来自Scott Aaronson博客
https://www.scottaaronson.com/blog/?p=5122
以及 中国科学技术大学新创校友基金会公众号
《文汇报》、量子位
测量一下整理编辑发布~
我们在九章里面向大家介绍量子信息
中国量子计算机“九章”刷屏，袁岚峰为你解读原理
背景简介：本文2020年12月7日发表于微信公众号 测量一下scientific （太湖之光烧钱了？！关于“九章”量子计算机的7条冷八卦），风云之声获授权转载。 责任编辑：孙远