http://yunnan.hteacher.net 2023-05-08 17:05 云南教師招聘 [您的教師考試網(wǎng)]
材料一:
近年來(lái),量子計(jì)算機(jī),已成為引發(fā)激烈角逐的科技前沿項(xiàng)目之一,相關(guān)競(jìng)爭(zhēng)有愈演愈烈之勢(shì)。最近引發(fā)強(qiáng)烈關(guān)注的,是兩大科技巨頭在此領(lǐng)域的進(jìn)展:IBM于2019年9月宣布,將于10月中旬正式宣布擁有53個(gè)量子比特的可商用量子計(jì)算機(jī)問(wèn)世。這個(gè)量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將成為IBM位于美國(guó)紐約州的新量子計(jì)算中心的一部分。該中心擁有5臺(tái)20個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī),并計(jì)劃于10月增加至14臺(tái)。IBM承諾,將對(duì)外開(kāi)放95%的量子計(jì)算機(jī)的服務(wù)。隨后,谷歌研發(fā)團(tuán)隊(duì)在一篇論文中透露,已首次實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)。
上世紀(jì)90年代,很多研發(fā)量子計(jì)算機(jī)的科學(xué)家,還被認(rèn)為是在“騙人”。如今,量子計(jì)算機(jī)已成為炙手可熱的前沿科技領(lǐng)域課題,它的發(fā)展前景也被眾多科技公司看好。那么,到底什么是量子計(jì)算機(jī)?
量子計(jì)算機(jī)從底層到運(yùn)算模式都與經(jīng)典計(jì)算機(jī)完全不同。它遵循量子力學(xué)原理,以量子比特為基本量子信息單元,以量子糾纏、相干疊加為特色,以解決實(shí)用和科學(xué)問(wèn)題為目標(biāo)。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子,經(jīng)典計(jì)算機(jī)的最基本單元是由0和1組成的比特,量子比特則既可以是0,也可以是1,包含的信息量更大。量子計(jì)算實(shí)現(xiàn)的必要條件包括可擴(kuò)展、可初始化、長(zhǎng)相干等等。其中可擴(kuò)展性即增加量子比特?cái)?shù)目,可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子計(jì)算;而長(zhǎng)相干時(shí)間即量子態(tài)保持量子相干,可用于邏輯運(yùn)算。
從用途來(lái)看,量子計(jì)算機(jī)又可以劃分為專(zhuān)用和通用兩種類(lèi)型。專(zhuān)用計(jì)算機(jī)可以解決特定的問(wèn)題,但不適用于解決所有問(wèn)題;通用量子計(jì)算機(jī)能解決的問(wèn)題則更多。
在量子計(jì)算機(jī)的相關(guān)競(jìng)爭(zhēng)中,量子霸權(quán)特別受到關(guān)注。怎么才算實(shí)現(xiàn)了量子霸權(quán)?業(yè)界通常認(rèn)為,量子霸權(quán)是指量子計(jì)算機(jī)如果在某個(gè)問(wèn)題上的計(jì)算能力超過(guò)最強(qiáng)大的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī),就實(shí)現(xiàn)了相對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的“霸權(quán)”。業(yè)界認(rèn)為,如能有效操縱50個(gè)左右的量子比特,就能實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)。實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán),將代表超越經(jīng)典的量子計(jì)算能力從理論走進(jìn)實(shí)驗(yàn),標(biāo)志著一個(gè)新的計(jì)算能力飛躍時(shí)代的開(kāi)始。實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)離實(shí)現(xiàn)實(shí)際的量子計(jì)算機(jī)尚有很大距離。當(dāng)前實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)絕非易事。
(取材于《知乎》相關(guān)文章)
材料二:
近日,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽(yáng)等組成的研究團(tuán)隊(duì)與中科院上海微系統(tǒng)所、國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心合作,成功構(gòu)建了76個(gè)光子的量子計(jì)算機(jī)“九章”,實(shí)現(xiàn)了具有實(shí)用前景的“高斯玻色取樣”任務(wù)的快速求解,能解決某些特定問(wèn)題。之所以命名為“九章”,是為了紀(jì)念中國(guó)古代最早的數(shù)學(xué)專(zhuān)著《九章算術(shù)》。
該量子計(jì)算系統(tǒng)處理高斯玻色取樣的速度比去年IBM發(fā)布的53個(gè)比特量子計(jì)算原型機(jī)快100億倍,比目前最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)快100萬(wàn)億倍(“九章”1分鐘完成的任務(wù),超級(jí)計(jì)算機(jī)需要1億年才能完成)。這一成果是我國(guó)量子計(jì)算研究的第一個(gè)里程碑:量子計(jì)算優(yōu)越性(國(guó)外稱(chēng)為“量子霸權(quán)”)。相關(guān)論文于2020年12月4日在線發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。
量子計(jì)算機(jī)在原理上具有超快的并行計(jì)算能力,有望通過(guò)特定算法在一些具有重大社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的問(wèn)題方面(如密碼破洋、大數(shù)據(jù)優(yōu)化、材料設(shè)計(jì)、藥物分析等)相比經(jīng)典計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)別的加速。當(dāng)前,研制量子計(jì)算機(jī)已成為世界科技前沿的最大挑戰(zhàn)之一,成為歐美各發(fā)達(dá)國(guó)家角逐的焦點(diǎn)。
潘建偉團(tuán)隊(duì)一直在光量子信息處理方面處于國(guó)際領(lǐng)先水平。2017年,該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了世界首臺(tái)超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)(ENIAC)的光量子計(jì)算機(jī)。2019年,該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研制了確定性偏振、高純度、高全同性和高效率的國(guó)際最高性能單光子源,實(shí)現(xiàn)了20光子輸入60模式干涉線路的玻色取樣,輸出復(fù)雜度相當(dāng)于48個(gè)量子比特的希爾伯特態(tài)空間,逼近了“量子計(jì)算優(yōu)越性”。
近期,該團(tuán)隊(duì)通過(guò)自主研制同時(shí)具備高效率、高全即性、極高亮度和大規(guī)模擴(kuò)展能力的量子光源,成功構(gòu)建了76個(gè)光子100個(gè)模式的高斯玻色取樣量子計(jì)算機(jī)“九章”,輸出量子態(tài)空間規(guī)模達(dá)到了10的30次方。
該成果牢固確立了我國(guó)在國(guó)際量子計(jì)算研究中的第一方陣地位,為未來(lái)實(shí)現(xiàn)可解決具有重大實(shí)用價(jià)值問(wèn)題的規(guī)?;孔幽M機(jī)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。此外,基于“九章”量子計(jì)算機(jī)的高斯玻色取樣算法在圖論、機(jī)器學(xué)習(xí)、量子化學(xué)等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用,將是后續(xù)發(fā)展的重要方向。
(取材于央視網(wǎng)相關(guān)報(bào)道)
1.根據(jù)材料一,下列表述不正確的一項(xiàng)是( )。(3.22分)
A.經(jīng)典計(jì)算機(jī)比特包含和信息量不及量子比特。
B.大規(guī)模的量子計(jì)算,依賴(lài)于增加量子比特?cái)?shù)目。
C.通用量子計(jì)算機(jī)的性能和功用高于專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。
D.量子霸權(quán)在量子計(jì)算機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)中特別受人關(guān)注。
1.【答案】C
【解析】C項(xiàng),無(wú)中生有。“通用量子計(jì)算機(jī)的性能和功用高于專(zhuān)用計(jì)算機(jī)”表述錯(cuò)誤。文中說(shuō)“專(zhuān)用計(jì)算機(jī)可以解決特定的問(wèn)題,但不適用于解決所有問(wèn)題;通用量子計(jì)算機(jī)能解決的問(wèn)題則更多”,由此不能得出誰(shuí)比誰(shuí)高的結(jié)論。故本題選C。
2.根據(jù)材料一,下列對(duì)“量子霸權(quán)”的理解,不正確的一項(xiàng)是( )。(3.22分)
A.量子霸權(quán)概念是相對(duì)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)而提出的。
B.量子霸權(quán)的核心是指量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力。
C.實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)需有效操縱50個(gè)左右量子比特。
D.實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)標(biāo)志著量子計(jì)算機(jī)研發(fā)的成功。
【答案】D
【解析】D項(xiàng),偷換概念。“標(biāo)志著量子計(jì)算機(jī)研發(fā)的成功”表述錯(cuò)誤。文中明確說(shuō)“實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)離實(shí)現(xiàn)實(shí)際的量子計(jì)算機(jī)尚有很大距離”。故本題選D。
3.根據(jù)材料二,下列對(duì)“九章”描述,不正確的一項(xiàng)是( )。(3.22分)
A.已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了所謂量子霸權(quán)。
B.是目前計(jì)算速度最快的計(jì)算機(jī)。
C.超越經(jīng)典模式的首臺(tái)量子計(jì)算機(jī)。
D.輸出量子態(tài)空間規(guī)模達(dá)到了1030。
3.【答案】C
【解析】C項(xiàng),偷換概念。文中明確說(shuō)“2017年,該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了世界首臺(tái)超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)(ENIAC)的光量子計(jì)算原型機(jī)”,這并不是“九章”。故本題選C。
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