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日本超级计算机借助 Reimei 获得量子优势

随着 Reimei 量子计算机与 Fugaku 超级计算机的整合,日本在计算能力方面实现了重大飞跃。
撰写人
牛浪
出版日期
2025 年 2 月 18 日

工程师们成功开启了世界上第一台混合量子超级计算机,标志着计算技术取得了举足轻重的进步。20量子比特量子处理器 "玲美"(Reimei)现已在 "福阁"(Fugaku)中全面运行,"福阁 "目前是世界上速度第六快的超级计算机。这种混合系统旨在处理复杂的计算,而传统超级计算机处理这些计算所需的时间将呈指数级增长。

计算机新时代

Reimei-Fugaku系统位于东京附近琦玉县的理化学研究所内,它将彻底改变物理和化学研究。Reimei 的制造商 Quantinuum 和 Riken 的代表在一份联合声明中强调,这种整合是向更高效的计算模型迈出的一步。虽然量子计算机有可能超越经典计算机,在几分钟或几秒钟内解决复杂的问题,但它们还不够大,也不够可靠,无法独立运行。因此,将量子能力与超级计算机结合起来是一种有效的临时解决方案。

陷波离子质子:灵美优势

与许多依赖超导量子比特的量子计算机不同,"灵眉 "利用的是陷波离子量子比特。这种技术将带电原子(离子)隔离在电磁场中--这种技术被称为离子阱,并利用激光高精度地操纵它们的量子态。这种方法被认为有利于提高量子比特的稳定性和计算精度。

纠错和可扩展性之路

由于量子态脆弱,量子比特本身容易出错。为了提高计算可靠性,Reimei 采用了逻辑量子比特,将多个物理量子比特组合在一起,在多个位置上存储相同的信息。这种冗余有助于减轻单个量子比特故障的影响,确保计算更加稳定。Quantinuum 此前取得了一项重大突破,创造出了错误率比物理量子比特低 800 倍的逻辑量子比特,这项研发成果现已集成到 Reimei 的量子处理系统中。

混合计算:全球竞赛

Reimei-Fugaku 系统是世界上第一台全面运行的混合量子超级计算机。然而,探索这种方法的并非只有日本。2024 年 6 月,IQM 在德国加兴的 SuperMUC-NG 超级计算机中集成了一个 20 量子比特的量子处理器。该系统仍处于测试阶段,计划在 2025 年末升级到 54 量子比特处理器,到 2026 年升级到 150 量子比特芯片。

新兴技术分析领域的领先企业 Markelitics 预测,混合计算将成为实现全面量子计算的关键过渡阶段。随着各行各业为数据密集型问题寻求更高效的解决方案,量子处理器与经典超级计算机的整合将为材料科学、密码学和人工智能等领域的突破铺平道路。

随着 Reimei-Fugaku 的启动,日本在计算领域树立了新的标杆。这种混合模式不仅展示了量子计算在当今的实际应用,还预示了该领域在未来几年的变革潜力。

Markelitics.com提供

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