量子革命和量子计算发展简史。
01
量子革命
著名量子物理学家、中国科学技术大学教授潘建伟曾在多次演讲中提到第一次量子革命和第二次量子革命的概念。
(1) 第一次量子革命: 被动观测与应用
第一次量子革命的主要特征是基于量子力学效应的信息技术利用及控制宏观量子行为。
从1900年普朗克通过普朗克公式描述黑体辐射后而提出量子论的百余年来,众多物理学家通过对量子规律的观测成功构建起了量子力学的物理大厦。
第一次量子革命直接催生了现代信息技术。基于量子力学原理,核能、半导体晶体管、激光、核磁共振、高温超导材料等诸多应用问世。有了半导体,才有了现代意义上的通用计算机,进而才有了万维网;量子力学构建起非常精确的原子钟,才使GPS卫星全球定位、导航等成为可能。可以说,量子技术是现代信息技术的硬件基础。
(2) 第二次量子革命: 主动调控和操纵
第二次量子革命的主要特征是操控量子体系(电子、光子等)的微观量子行为。
科学家在量子信息科学与技术领域展开了大量实验研究,发展出精细的量子调控技术。结合量子调控和信息技术,人类迎来了以量子信息技术为代表的第二次量子革命,从对量子规律的被动观测和应用转变为对量子状态的主动调控和操纵。量子信息技术利用量子体系的叠加、纠缠等量子力学行为进行信息获取、处理和传输。这一飞跃正如人类对生物学的认识从孟德尔遗传定律跨越到基因工程,对多个领域产生了基础性与颠覆性的重大影响。
02
发展简史
1981年
Feynman提出了量子模拟。
图|Richard Feynman(来源:Silviu Tolu)
1985年
Deutsch阐述了量子图灵机的概念,并提出了第一个量子算法——Deutsch算法。
1992年
Deutsch和Jozsa提出了Deutsch-Jozsa量子算法。
1993年
姚期智首次证明了量子图灵机模型与量子线路模型的等价性。
1994年
Shor提出了大数因式分解算法。
图|Peter Shor(来源:EurekAlert!)
1996年
Grover提出了量子搜索算法;DiVincenzo提出了构建可行量子计算机的判据。
1998年
Bernhard Omer提出了量子计算编程语言。
2001年
IBM实现了因数分解15。
2004年
耶鲁大学和印第安纳大学提出了cQED。
2007年
耶鲁大学和魁北克大学合作实现了transmon超导量子比特。
2009年
A.Harrow、A.Hassidim和S.Lloyd三人共同提出了HHL量子算法。
2011年
D-Wave公司研制出了第一款商用量子退火机。
2013年
D-Wave公司发布了512Q的量子计算设备。
2016年
IBM公司发布了6量子比特的可编程量子计算机。
2017年
D-Wave公司推出了2000Q;IBM公司发布了Qiskit云平台;同年,本源量子发布了32位量子计算虚拟系统和云平台。
2018年
4月
Google公司发布了72量子比特超导计算机芯片Bristlecone。
2018年
12月
本源量子发布了测控一体机Origin Quantum AIO。
2019年
1月
IBM公司发布了第一台独立的量子计算机IBM Q System One。
图|2019年CES科技展上IBM公开展示了Q System One的复制品
2019年
9月
Google公司首次实现了“量子霸权”。
2020年
3月
Google公司推出了TensorFlow Quantum。
2020年
12月
中国科学技术大学发布了76个光子的量子计算原型机“九章”。
2021年
2月
国防科技大学成功研制出新型可编程光量子计算芯片,演示了顶点搜索、图同构等图论问题的量子算法;本源发布了量子计算机操作系统“本源司南”。
2021年
5月
本源量子发布了测控一体机Origin Quantum AIO。
图|本源第一代量子测控一体机 Origin Quantum AIO
2019年
1月
中国科学技术大学发布了62量子比特超导量子计算原型机“祖冲之号”。
2021年
7月
中国科学院物理研究所实现了无液氦稀释制冷机的自主研发。
量子程序设计基础
02
参考书籍
《量子程序设计基础》
ISBN:9787302604853
作者:王震宇
定价:54.50元
内容简介
本书系统介绍量子线路和量子程序设计的基础知识及原理方法,精选的内容与编程实例旨在帮助学生培养量子程序设计、调试和分析等方面的基本能力,从而为将来的学习、研究和应用奠定基础。
全书既注重原理,又注重实践,学生通过编程训练和实践能更准确地理解量子计算的基本概念和基础理论。本书概念讲解清楚,逻辑性强,通俗易懂,并配有大量图表、例题和习题,是初学量子计算和量子程序设计的理想教材,可作为高等学校相关专业本科生和研究生的教材,也可供广大从事量子信息科学研究的科技人员和学习量子程序设计的自学者参考。
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