Atualmente, os principais países do mundo estão competindo ferozmente no campo dos computadores quânticos, e a China alcançou inovações importantes nessa área. Entre elas, a mais notável é a nova rodada de avanços da China no campo da computação quântica: o mais recente computador quântico da China, o "Wukong", que será equipado com um processador quântico supercondutor de 72 bits, tem maior poder de computação do que os computadores tradicionais.
Este artigo apresentará o conceito, as vantagens, a composição e os campos de aplicação dos computadores quânticos, bem como a história do desenvolvimento da China e sua posição de liderança no campo da computação quântica.
O que são computadores quânticos?
O computador quântico é um novo tipo de equipamento de tecnologia computacional. Em comparação com os computadores tradicionais, ele tem muitas vantagens. Ele pode realizar algumas tarefas computacionais que são difíceis para os computadores tradicionais em pouco tempo, como simular fenômenos quânticos complexos e decifrar códigos.
Vantagens dos computadores quânticos
Em comparação com os computadores tradicionais, os computadores quânticos podem realizar um grande número de tarefas computacionais com base na interferência, pois os bits quânticos (qubits) têm as características de superposição e entrelaçamento. Dessa forma, os computadores quânticos podem realizar mais tarefas computacionais em um período mais curto e têm maior velocidade e poder de computação do que os computadores tradicionais.
Especificamente, os computadores quânticos podem alcançar capacidades computacionais além dos computadores clássicos por meio das duas características de "paralelismo quântico" e "entrelaçamento quântico". Entre elas, o "paralelismo quântico" pode lidar com vários problemas computacionais ao mesmo tempo, enquanto o "entrelaçamento quântico" pode realizar problemas computacionais globais, de modo que os computadores quânticos podem realizar um grande número de tarefas computacionais em um curto espaço de tempo.
A história do desenvolvimento do computador quântico da China
Em 2017, o cientista chinês Wang Jianghong e outros realizaram com sucesso a comunicação quântica no espaço, que é a primeira experiência de comunicação quântica no espaço do mundo.
Em 2018, a China lançou com sucesso o "Satélite Micius" para Experimentos de Ciência Quântica, que abre uma nova era de comunicação quântica.
Em 2022, a China lançou com sucesso o primeiro protótipo de computação quântica do mundo – o protótipo de computação quântica "Nine Chapters". O dispositivo atingiu o nível líder mundial e pode realizar computação quântica de 33 bits. No início de junho de 2023, a equipe de pesquisa da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, com base no protótipo de computação quântica óptica "Nine Chapters", concluiu a solução para os dois tipos de problemas de teoria dos grafos "Dense Subgraph" e "Max-Haf". Em comparação com o supercomputador mais rápido do mundo, simulando exatamente o mesmo experimento cerca de 180 milhões de vezes mais rápido usando algoritmos clássicos de última geração.
Em 2023, a China lançou o mais recente computador quântico "Wukong". Ele é equipado com um processador quântico supercondutor de 72 bits e é atualmente um dos computadores quânticos mais avançados. Segundo relatos, ele superará o poder de computação dos computadores clássicos e tem uma ampla gama de perspectivas de aplicação. Seu lançamento promoverá ainda mais o desenvolvimento da China no campo da computação quântica e também fornecerá melhor suporte e garantia para a inovação tecnológica da China em escala global.
Computador quântico supercondutor
O computador quântico supercondutor refere-se a um sistema físico de computação quântica baseado em junções Josephson supercondutoras. Existem muitos esquemas de implementação física para a computação quântica, entre os quais a computação quântica supercondutora baseada em circuitos supercondutores é atualmente a que mais cresce e está na vanguarda da industrialização.
Com o desenvolvimento da tecnologia, a computação quântica supercondutora pode inicialmente atender aos requisitos dos computadores quânticos; ao mesmo tempo, a escala e o desempenho dos chips quânticos supercondutores também começaram a entrar na era da tecnologia quântica de médio porte com ruído.
Composição de um computador quântico supercondutor
Tomando como exemplo o computador quântico original, o seu modelo WY-SC24-100 inclui um sistema de chip quântico supercondutor de 24 bits, um sistema de medição e controlo de computação quântica, um sistema operativo de computador quântico e um sistema de suporte ao ambiente de computação quântica, entre outros componentes.
Sistema de chip quântico
O sistema de chip quântico supercondutor baseado no processador quântico supercondutor Kuafu KF-C24-100 é o núcleo computacional do computador quântico, capaz de executar programas quânticos.
Sistema de medição e controle de computador quântico
O sistema de medição e controle da computação quântica é o sistema de controle do computador quântico, usado para controlar a operação do chip quântico.
Sistema de Suporte ao Ambiente de Computação Quântica
Incluindo o sistema de refrigeração de temperatura ultrabaixa e o sistema ativo de redução de vibração do host do computador quântico, ele fornece um ambiente de trabalho garantido para a operação estável do computador quântico.
Sistema operacional para computador quântico
O primeiro sistema operacional doméstico para computadores quânticos desenvolvido de forma independente pela Benyuan Quantum, o "Benyuan Sinan", fornece uma estrutura fundamental para sistemas de software de computação quântica para computadores quânticos e possui funções como execução paralela de múltiplas tarefas de computação quântica, calibração automática de chips quânticos e gerenciamento eficiente de recursos quânticos.
Aplicações dos computadores quânticos
Com seu poder computacional subversivo, os computadores quânticos desempenharão um papel importante na biomedicina, big data, inteligência artificial, tecnologia financeira e outros campos, e provavelmente mudarão fundamentalmente o padrão de desenvolvimento dessas áreas.
Projeto de Engenharia
A computação quântica pode melhorar a eficiência computacional no campo do design de engenharia.
Bioquímica
A natureza paralela dos computadores quânticos pode acelerar os desenvolvimentos em áreas como simulações químicas, computação de materiais e desenvolvimento de medicamentos.
Big Data
A eficiência computacional exponencial proporcionada pelos computadores quânticos pode melhorar a velocidade de análise de big data.
Tecnologia Financeira
Com a ajuda do paralelismo da computação quântica, ela pode ser aplicada ao processamento de dados em massa, cenários de negociação de alta frequência e situações complexas de mercado no setor financeiro.
Inteligência Artificial
O uso de computadores quânticos pode analisar big data de forma mais eficaz, encurtar a curva de aprendizagem das máquinas de inteligência artificial e acelerar o desenvolvimento da inteligência artificial.
Conclusão
Com o crescente desenvolvimento da tecnologia de computação quântica, os principais países do mundo estão pesquisando e explorando ativamente suas perspectivas de aplicação, além de promover o desenvolvimento dessa área. As importantes inovações da China no campo da computação quântica são particularmente atraentes. O país ultrapassou muitas potências tradicionais e está se tornando a líder mundial em computação quântica.
A concorrência no campo da computação quântica também está se tornando cada vez mais acirrada. Atualmente, as vantagens e o domínio da China neste campo atraíram a atenção dos Estados Unidos e de outros países, e a China também enfrentará a pressão da concorrência internacional. No futuro, precisamos continuar a fortalecer a inovação tecnológica e a otimização da cadeia industrial da China no campo da computação quântica, e melhorar o status internacional e a influência da China neste campo.
