亿迅智能制造网
工业4.0先进制造技术信息网站!
首页 | 制造技术 | 制造设备 | 工业物联网 | 工业材料 | 设备保养维修 | 工业编程 |
home  MfgRobots >> 亿迅智能制造网 >  >> Manufacturing Technology >> 工业技术

日本发布量子计算机原型:速度超超算 100 倍、功耗仅 1 千瓦

2017 年 11 月,日本发布首台面向公众免费试用的量子计算机原型,正式加入全球量子霸权竞赛。由日本电信电话公司(NTT)、东京大学、国立情报学研究所、斯坦福大学联合开发,日本政府 ImPACT 计划资助。该机基于量子神经网络(QNN),理论求解复杂优化问题速度超传统超算 100 倍,功耗仅 1 kW(超算同任务需 10,000 kW)。

量子神经网络(QNN)原理

QNN 以光学参量振荡器(OPO)为量子神经元,光学平衡测量反馈电路为量子突触。利用 OPO 阈值处的集体对称性自发破缺搜索组合优化问题解。用户可通过 QNNCloud 体验 QNN 实验与基于 OPO 网络量子理论的仿真。简而言之,QNN 试图融合人工神经网络模型与量子信息优势(并行性、干涉、纠缠),构建更高效应用。

QNNCloud 三大工具

  1. 阐述量子理论的白皮书
  2. 基于“胜部”超算的量子仿真能力
  3. 基于 QNN 的量子计算服务

QNNCloud 建立在 2000 个可编程全连接 OPO 网络上,用户可直接求解 N=2000 完全图上的 NP-Hard Max-Cut 问题,无需图嵌入。数百万连续/组合优化问题(药物先导优化、无线频谱功率分配、金融组合优化、机器学习玻尔兹曼采样、压缩感知稀疏编码等)均属 NP/NP-Complete/NP-Hard 类,规模增长带来指数级算力需求。QNN 利用阈值下量子并行搜索、阈值处集体对称性破缺、阈值上指数概率放大应对该挑战。未来将提供面向实用量子算法开发的仿真工具。

硬件实现

1 公里长光纤环腔中,1 GHz 脉冲序列泵浦周期性极化 LiNbO₃ 波导,同步产生 N=2000 个 OPO 脉冲。二进制变量映射为各脉冲的 0/π 相位。阈值下处于叠加态,阈值上坍缩为确定相位。任意脉冲对可通过序列测量振幅并经 FPGA 计算反馈脉冲注入实现耦合。全连接每往返(5 μs)完成一次。泵浦率升至阈值上后,10-1000 次往返即得解(0/π 相位构型)。

QNN 仿真器: 基于量子主方程(含测量诱导波包坍缩)理论预测 QNN 动力学,在“胜部”超算上大规模并行仿真,大幅压缩再生时间。

预算与未来规划

美国年投入超 2 亿美元,中国筹建 100 亿美元量子研究中心。日本自 2018 年 4 月起十年投入约 2.67 亿美元。日立携手剑桥大学研究量子计算。未来将发布实用算法、仿真工具、循环神经网络架构进阶 QNN,目标 2020 年 Q1 商业化,聚焦移动优化、城市交通拥堵、新药新材料发现。Microsoft、IBM、Google 同步推进自有量子机,突破指日可待。

工业技术

  1. 中小制造商利用 AI 推动精益运营与效率提升
  2. 等离子弧加工详解:组件、原理与工业应用
  3. 掌握 E3.series 电气项目导线插入(E3.cable 模块)
  4. TL494 PWM控制器:工程师与设计师的完整指南
  5. 砂型铸造工艺流程、特点与工业应用全解
  6. 重塑工业维护的顶尖创新技术
  7. 助力新泽西生命科学制造中心建设:签署请愿书争取$2.5亿投资
  8. 冲压模具实战16大核心要点:从废料分析到防废料跳回的完整指南
  9. 预防性维护检查清单全指南:PDF下载与专家指导
  10. Elemet Group:从设计到精加工的一站式金属制造解决方案
  11. PCB 电镀:目的、类型与工艺详解
  12. 高端钛合金 CNC 加工 – 航天/赛车/医疗领域精密零部件专家