Attualmente, le principali nazioni del mondo sono in forte competizione nel campo dei computer quantistici e la Cina ha ottenuto importanti innovazioni in questo campo. Tra queste, la più degna di nota è il nuovo round di progressi della Cina nel campo dell’informatica quantistica: il più recente computer quantistico cinese “Wukong”, che sarà dotato di un processore quantistico superconduttore a 72 bit, ha una potenza di calcolo superiore a quella dei computer tradizionali.
Questo articolo introdurrà il concetto, i vantaggi, la composizione e i campi di applicazione dei computer quantistici, nonché la storia dello sviluppo e la posizione di leadership della Cina nel campo dell’informatica quantistica.
Cos'è un computer quantistico?
Un computer quantistico è un nuovo tipo di apparecchiatura tecnologica di calcolo. Rispetto ai computer tradizionali, ha molti vantaggi. Può completare alcune attività di calcolo difficili per i computer tradizionali in breve tempo, come simulare fenomeni quantistici complessi e decifrare codici.
Vantaggi dei computer quantistici
Rispetto ai computer tradizionali, i computer quantistici possono completare un gran numero di attività di calcolo sulla base dell’interferenza perché i bit quantistici (qubit) hanno le caratteristiche di sovrapposizione e entanglement. In questo modo, i computer quantistici possono completare più attività di calcolo in un periodo di tempo più breve e hanno una maggiore velocità di calcolo e una maggiore potenza di calcolo.
Nello specifico, i computer quantistici possono raggiungere capacità di calcolo superiori a quelle dei computer classici attraverso le due caratteristiche di “parallelismo quantistico” e “entanglement quantistico”. Tra questi, il “parallelismo quantistico” può gestire più problemi di calcolo contemporaneamente, mentre l'”entanglement quantistico” può realizzare problemi di calcolo globali, in modo che i computer quantistici possano completare un gran numero di attività di calcolo in breve tempo.
La storia dello sviluppo del computer quantistico cinese
Nel 2017, lo scienziato cinese Wang Jianghong e altri sono riusciti a realizzare la comunicazione quantistica nello spazio, che è il primo esperimento di comunicazione quantistica nello spazio al mondo.
Nel 2018, la Cina ha lanciato con successo il satellite “Micius” per esperimenti scientifici quantistici, aprendo una nuova era di comunicazione quantistica.
Nel 2022, la Cina ha lanciato con successo il primo prototipo di computer quantistico al mondo – il prototipo di computer quantistico “Nine Chapters”. Il dispositivo ha raggiunto il livello di punta mondiale e può eseguire calcoli quantistici a 33 bit. All’inizio di giugno 2023, il team di ricerca dell’Università di Scienza e Tecnologia della Cina, basato sul prototipo di calcolo quantistico ottico “Nine Chapters”, ha completato la soluzione di due tipi di problemi di teoria dei grafi “Dense Subgraph” e “Max-Haf”. Rispetto al più veloce supercomputer del mondo, la simulazione dello stesso esperimento è circa 180 milioni di volte più veloce utilizzando gli attuali algoritmi classici all’avanguardia.
Nel 2023, la Cina ha rilasciato l’ultimo computer quantistico “Wukong”. È dotato di un processore quantistico superconduttore a 72 bit ed è attualmente uno dei computer quantistici più avanzati. Si riferisce che supererà la potenza di calcolo dei computer classici e ha un’ampia gamma di prospettive applicative. Il suo rilascio promuoverà ulteriormente lo sviluppo della Cina nel campo dell’informatica quantistica e fornirà anche un migliore supporto e garanzia per l’innovazione tecnologica della Cina su scala globale.
Computer quantistico superconduttore
Un computer quantistico superconduttore si riferisce a un sistema fisico di calcolo quantistico basato su giunzioni Josephson superconduttrici. Esistono molti schemi di implementazione fisica per il calcolo quantistico, tra cui il calcolo quantistico superconduttore basato su circuiti superconduttori è attualmente il settore in più rapida crescita e all’avanguardia nell’industrializzazione.
Con lo sviluppo della tecnologia, il calcolo quantistico superconduttore può inizialmente soddisfare i requisiti dei computer quantistici; allo stesso tempo, anche la scala e le prestazioni dei chip quantistici superconduttori hanno iniziato a entrare nell’era della tecnologia quantistica di medie dimensioni con rumore.
Composizione di un Computer Quantistico Superconduttore
Prendendo come esempio il computer quantistico originale, il suo modello WY-SC24-100 computer quantistico superconduttore include un sistema di chip quantistici superconduttori a 24 bit, un sistema di misurazione e controllo del calcolo quantistico, un sistema operativo del computer quantistico e un sistema di supporto dell’ambiente di calcolo quantistico e altri componenti.
Sistema di Chip Quantistici
Il sistema di chip quantistici superconduttori basato sul processore quantistico superconduttore Kuafu KF-C24-100 è il core di calcolo del computer quantistico, che può realizzare l’esecuzione di programmi quantistici.
Sistema di Misurazione e Controllo del Computer Quantistico
Il sistema di misurazione e controllo del calcolo quantistico è il sistema di controllo del computer quantistico, utilizzato per controllare il funzionamento del chip quantistico.
Sistema di Supporto dell'Ambiente di Calcolo Quantistico
Incluso il sistema di refrigerazione a bassissima temperatura e il sistema di riduzione attiva delle vibrazioni dell’host del computer quantistico, fornisce una garanzia dell’ambiente di lavoro per il funzionamento stabile del computer quantistico.
Sistema Operativo del Computer Quantistico
Il primo sistema operativo per computer quantistici sviluppato in modo indipendente da Benyuan Quantum, “Benyuan Sinan”, fornisce un framework fondamentale per i sistemi software di calcolo quantistico per computer quantistici e ha funzioni come l’esecuzione parallela di più attività di calcolo quantistico, la calibrazione automatica dei chip quantistici e la gestione efficiente delle risorse quantistiche.
Applicazioni dei Computer Quantistici
Con la sua potenza di calcolo rivoluzionaria, i computer quantistici svolgeranno un ruolo importante in biomedicina, big data, intelligenza artificiale, tecnologia finanziaria e altri campi, e probabilmente cambieranno fondamentalmente lo schema di sviluppo di questi campi.
Progettazione Ingegneristica
Il calcolo quantistico può migliorare l’efficienza computazionale nel campo della progettazione ingegneristica.
Biochimica
La natura parallela dei computer quantistici può accelerare gli sviluppi in aree come le simulazioni chimiche, il calcolo dei materiali e la progettazione di farmaci.
Big Data
L’efficienza computazionale esponenziale portata dai computer quantistici può migliorare la velocità di analisi dei big data.
Tecnologia Finanziaria
Con l’aiuto del parallelismo del calcolo quantistico, può essere applicato all’elaborazione di massa di dati, a scenari di trading ad alta frequenza e a situazioni di mercato complesse nel settore finanziario.
Intelligenza Artificiale
L’uso di computer quantistici può analizzare i big data in modo più efficace, accorciare la curva di apprendimento delle macchine di intelligenza artificiale e accelerare lo sviluppo dell’intelligenza artificiale.
In Conclusione
Con il crescente sviluppo della tecnologia del calcolo quantistico, le principali nazioni del mondo stanno attivamente ricercando ed esplorando le sue prospettive di applicazione, e promuovendo lo sviluppo di questo campo. Le importanti innovazioni della Cina nel campo del calcolo quantistico sono particolarmente degne di nota. Ha superato molte potenze tradizionali e sta diventando una potenza mondiale leader nel calcolo quantistico.
La competizione nel campo del calcolo quantistico sta diventando sempre più accesa. Attualmente, i vantaggi e il dominio della Cina in questo campo hanno attirato l’attenzione degli Stati Uniti e di altri paesi, e la Cina dovrà anche affrontare la pressione della concorrenza internazionale. In futuro, dobbiamo continuare a rafforzare l’innovazione tecnologica e l’ottimizzazione della catena industriale della Cina nel campo del calcolo quantistico, e migliorare lo status e l’influenza internazionale della Cina in questo campo.
