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新闻中心/ NEWS

生命沿着量子空间悠然前行

2022年08月23日来源:未知浏览:626 次
       研究量子计算的彭新华对未来比云计算更强大的量子计算机充满热情, 并不断保持着量子分解素因子数量最多的世界纪录。彭新华, 中国科学技术大学物理学院近代物理系教授。选择物理 从16岁高考就义无反顾地选择物理, 彭新华非常感谢他的坚持。她告诉《中国科学报》记者:我目前从事的量子物理研究是一门前沿科学, 很幸运能够在这个领域工作, 对此我一直很感兴趣.对未知保持兴趣,

不断探索, 不仅是彭新华探索量子计算奥秘的原动力, 也是女科学家对科学之美的独特洞察。七年前, 30岁的彭新华通过中科院百人计划从德国回国, 成为中国科学技术大学教授。在德国的时候, 我遇到了中国科技大学的杜江峰教授。
       当时他给我介绍了很多国内的科研成果, 同时极力鼓励我报读百人计划, 所以我选择了中科大。我的研究领域一直以男性为主, 他们之间畅通无阻的交流更有利于机会和结果。彭新华深知, 女性在他的研究领域没有优势, 但科学研究不能急功近利, 必须稳扎稳打。她选择了物理, 在德国学习, 并进入了中国科技大学。一路走来, 年轻的女物理学家彭新华不负众望, 成为量子计算分解质因数最多的世界纪录保持者。热爱量子时刻、云计算大数据等新这个概念非常热门。
       当芯片制造工艺不断逼近物理极限时, 一旦摩尔定律失效, 我们将靠什么来支撑普适计算的未来?微软、谷歌、英特尔, 甚至阿里巴巴在这个问题上的观点都出奇地一致量子计算。在即将到来的量子时代, 量子革命可以创造一切电动客机、星际迷航中的医疗传感器, 甚至隐形斗篷。从传统的角度来看, 量子理论所描述的世界被夸大了, 但几乎一切都是基于量子物理学的。各种物质是量子粒子的集合, 光、电、磁也是量子现象。甚至 Facebook 创始人马克扎克伯格给他刚出生的婴儿读的第一本书也是量子物理学。彭新华主要从事磁共振自旋系统中的量子计算和量子信息处理的实验研究。彭新华带领的科研团队经过刻苦钻研, 取得了一系列享誉世界的科研成果。在国际上首次成功实现了绝热模拟量子策略在虚拟磁场检测中的实验研究。李阳零点;提出了一种新的 Gausssum 量子算法, 可以确定性地和有效地解决没有平方因子的整数分解经典问题;完成了整数21和143的量子绝热分解;通过展示一系列重要的量子算法, 验证了量子绝热分解的计算可用性和可行性。这些发现不仅意味着科学家将探测到以前无法探测到的隐藏参数, 也为研究复杂物体中的物理现象提供了新的实验方法和可能性, 对理论物理学的研究具有重要意义。充满信心 虽然量子物理研究仍处于起步阶段, 但彭新华对其前景充满信心。与传统计算相比, 量子计算具有非常显着的优势。一旦量子计算机发明成功, 它将给未来世界带来颠覆性的变化。彭新华解释说, 量子计算的奥秘在于传统计算机只能控制开和关两种状态的电流, 而量子计算机具有同时开和关的叠加态。虽然经典计算只能按顺序运行, 但量子计算可以同时尝试所有可能的解决方案。与前者相比, 后者的计算能力可以成倍增长, 可以完成一些经典计算无法完成的任务。今天, 世界各地的顶级科学实验室都在以极大的热情追求这个梦想, 但迄今为止, 世界上真正的量子计算机(谷歌刚刚宣布了一款名为 D-Wave 的量子计算机)还没有被观察到。如何实现量子计算机的方案有很多, 但如何在实验中操纵微观量子态, 简直是天方夜谭。提出的方法主要包括光子、腔量子电动力学、离子阱、超导、量子点和核磁共振。彭新华指出, 我们的研究主要基于磁共振技术, 这无疑是发展最快、最成功的解决方案之一。目前, 大数的素因数分解已经广泛应用于电子银行和网络领域的 RSA 公钥加密算法的安全基础是基于一个非常简单的数论事实:两个大素数相乘容易, 但因式分解极难产品。困难, 因此产品可以作为加密密钥公开。 1994年, 全世界同时使用了1600台工作站, 用了8个月时间完成了129位数的分解。以相同的计算能力分解 250 位数字需要 80 万年。相比之下, 使用 Shor 算法的量子计算机可以在 1 秒内实现 1000 位的因式分解, 也就是说, 在量子计算机面前, 现有的 RSA 加密算法将没有秘密。
       量子计算的速度将提高数十亿倍, 计算能力的飞跃将远远超出从算盘到当代超级计算机的飞跃。试着想象一下, 用 teraflop 的传统计算机分解一个 300 位的整数需要 150 万年, 而量子计算机可以在 1 秒内解决它。
       彭新华兴奋地说,

毫无疑问, 量子计算机的出现将对大数据产生革命性的影响。

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