修复衰老大脑时代来临？
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不难想象，嫦娥奔向月亮的过程并不容易，在地月转移过程中，受入轨偏差、控制偏差等多种因素影响，探测器难免会产生轨道偏差。 为确保其始终在适当的轨道上飞行，11 月 24、25 日，嫦娥五号先后完成了两次轨道修正。 至此，嫦娥五号已经历了大约 112 小时的飞行，顺利到达了近月点，完成了最初的两步——发射入轨、地月转移。 第三阶段则为近月制动。 简单来讲，嫦娥五号的最终目的是要在月球着陆执行任务，要着陆，首先要先绕月飞行；而要绕月飞行，就要把原本的飞行速度降下来。 降到什么程度呢？据了解，相对速度只有比月球逃逸速度低，才能被月球引力捕获，进入环月轨道。 和地面行驶的汽车原理一致，在近月制动时段，嫦娥五号也进行了 2 次刹车制动。 随后进入环月飞行阶段，即第四阶段。 相比「前浪」们，嫦娥五号的结构最为复杂，共由四部分组成：
这一阶段，嫦娥五号一边飞行，一边要进行一项重要工作：将「着陆器+上升器」组合体与「轨道器+返回器」组合体分离。 按照此前的分工，轨道器、返回器留轨运行，承载着上升器的着陆器将进行软着陆和采样任务。 这之后，嫦娥五号则经历了至关重要的 15 分钟——着陆下降。 由于落月后要经历月面发射任务，而落月范围容易存在误差，这会直接影响到发射点经纬度、坡度、高程的变化，所以嫦娥五号必须知道自己身处的精确位置和状态。 据国家航天局介绍，「着陆器+上升器」组合体从距月面约 15 公里处开始实施动力下降，7500 牛变推力发动机开机，嫦娥五号的相对月球速度从约 1.7 公里/秒逐步下降至零。 经过自动检测障碍，嫦娥五号选定了着陆点，最终于 12 月 1 日 23 时 11 分着陆于月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北地区。
值得一提的是，这一过程中，着陆器搭载的相机还拍了下面这张照片。 “‘九章’在一分钟时间里完成了经典超级计算机一亿年才能完成的任务。”该研究的通讯作者之一、中国科学技术大学教授陆朝阳说。 为了核验“九章”算得“准不准”，潘建伟团队用超算同步验证。“10 个、20 个光子的时候，结果都能对得上，到 40 个光子的时候超算就比较吃力了，而‘九章’一直算到了 76 个光子。”陆朝阳告诉记者。 美国麻省理工学院副教授，青年科学家总统奖、斯隆奖得主德克·英格伦评价说，潘建伟团队的研究“是一个划时代的成果”，是“开发中型量子计算机的里程碑”。维也纳大学教授、美国物理学会会士菲利普·沃尔泽也认为：“他们在实验中拿到了目前最强经典计算机万亿年才能给出的计算结果，为量子计算机的超强能力给出了强有力的证明。” “九章”处理“高斯玻色取样”的速度，等效比较下较谷歌开发的超导比特量子计算原型机“悬铃木”快 100 亿倍 眼下，研制量子计算机作为世界科技前沿，成为欧美发达国家角逐的焦点。 2019 年 10 月，美国物理学家约翰·马丁尼斯带领的谷歌团队宣布研制出 53 个量子比特的计算机“悬铃木”（sycamore）。“悬铃木”完成 100 万次随机线路取样任务只需 200 秒，而当时世界最快的超级计算机“顶峰”需要 2 天。美国科学家得以在全球首次实现了“量子计算优越性”。 所谓的“量子计算优越性”，又称“量子霸权”，这一科学术语是指：作为新生事物的量子计算机，一旦在某个问题上的计算能力超过了最强的传统计算机，就证明了量子计算机的优越性，使其跨过了未来在多方面超越传统计算机的门槛。 事实上，就在谷歌宣布“悬铃木”的同期，潘建伟团队已经实现了 20 光子输入 60 模式干涉线路的“玻色取样”，输出复杂度相当于 48 个量子比特的希尔伯特态空间，逼近了“量子计算优越性”。 近期，该团队通过在量子光源、量子干涉、单光子探测器等领域的自主创新，成功构建了 76 个光子 100 个模式的“高斯玻色取样”量子计算原型机“九章”。“九章”同时具备高效率、高全同性、极高亮度和大规模扩展能力的量子光源，同时满足相位稳定、全连通随机矩阵、波包重合度优于 99.5%、通过率优于 98% 的 100 模式干涉线路，相对光程 10 的负 9 次方以内的锁相精度，高效率 100 通道超导纳米线单光子探测器。 实验显示，“九章”对经典数学算法“高斯玻色取样”的计算速度，比目前世界最快的超算“富岳”快一百万亿倍，从而在全球第二个实现了“量子计算优越性”。 陆朝阳介绍称，相比“悬铃木”，“九章”有三大优势：一是速度更快。虽然算的不是同一个数学问题，但与最快的超算等效比较，“九章”比“悬铃木”快 100 亿倍。二是环境适应性。由于采用超导体系，“悬铃木”必须全程在零下 273.12 摄氏度（30mK）的超低温环境下运行，而“九章”除了探测部分需要零下 269.12 摄氏度的环境外，其他部分可以在室温下运行。三是弥补了技术漏洞。“悬铃木”只有在小样本的情况下快于超算，“九章”在小样本和大样本上均快于超算。“打个比方，就是谷歌的机器短跑可以跑赢超算，长跑跑不赢；我们的机器短跑和长跑都能跑赢。” “这项工作确实非常重要。”奥地利科学院院长、沃尔夫奖得主、美国科学院院士安东·塞林格说：“全世界正在研发量子计算，致力于展示超越常规计算机的能力。潘建伟和他的同事证明，基于光子（光的粒子）的量子计算机也可能实现‘量子计算优越性’。”英国剑桥大学教授、英国物理学会托马斯·杨奖章获得者米特·阿塔图尔指出：“对于量子计算这个蓬勃发展的领域来说，这确实是一个惊艳时刻。陆教授和潘教授的这一成就将光子和基于光子的量子技术置于世界舞台中央。” 未来的竞争是更快的经典算法和不断提升的量子计算硬件之间的竞争 “九章”量子计算原型机的诞生，是否意味着我国在“量子争霸”上已经取得胜利？人类是否马上就要进入量子计算的时代？我们可以用它来做些什么？ 对于量子计算机的研究，该领域的国际同行公认有三个指标性的发展阶段：第一阶段是发展具备 50 至 100 个量子比特的高精度专用量子计算机，对于一些超级计算机无法解决的高复杂度特定问题实现高效求解，实现计算科学中量子计算优越性的里程碑；第二阶段是研制可相干操纵数百个量子比特的量子模拟机，用于解决若干超级计算机无法胜任的具有重大实用价值的问题；第三阶段是大幅度提高可集成的量子比特数目至百万量级，实现容错量子逻辑门，研制可编程的通用量子计算原型机。
潘建伟团队透露，尽管“九章”的算力快得惊人，但它只是在量子计算第一阶段树起了一座里程碑，未来的路还很长。 （编辑：广元站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
