怎么制造中国量子计算机机?

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半导体工艺也能造出量子计算机
  科普近日,来自中科院等多家科研单位的中国科学家近日联合发表关于最新量子计算研究的论文,提出了以半导体量子环构建量子计算机的理论设想,提供了一种新的可行的量子比特实现方式。  量子计算机是通过叠加和纠缠的量子现象来实现计算力的增长,理论上,拥有60个量子比特的量子计算机可瞬间实现百亿亿次计算(E级计算)。量子计算的巨大潜在价值,使得它成为最火热的研究项目之一。中美日欧各国都在整合各方面研究力量和资源开展协同攻关,谷歌、微软、IBM 、英特尔等公司也已经开始量子计算的研究。中国也在5月初发布了世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机,成功实现了10个超导量子比特纠缠,预计年底可以实现操纵20个量子比特。  作为信息载体的量子比特的实现方式,是量子计算机的研究中一项关键性技术。优秀的量子比特实现方式一般需要满足几项特定的要求,如较为容易的物理载体的实现方式、容易的初态制备和操作、较长的相干时间等等。  目前,量子比特的实现方式主要有光子、离子阱、超导环、半导体量子结构等,基于这些不同物理载体实现的量子计算机各有优劣,如光子相干时间较长但难以观测和控制,超导环易于控制但相干时间极短,而离子阱虽然相干时间较长且易于控制,但由于需要频繁的激光操作,因此效率不高。  此次中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室、重庆邮电大学理学院、厦门大学物理科学与技术学院半导体光子学研究中心、浪潮集团的相关研究人员从理论上提出的半导体量子环设想,可使用半导体量子多电子环中电子自旋轨道耦合调控的手段,通过外场或电子数的方式实现对量子态的有效调控,并通过光学手段很容易探测。更重要的是,基于半导体量子结构的实现机制则可以利用现有的半导体工艺,从而可以较为平滑地从经典的半导体芯片过渡到量子芯片。  该论文的研究方法使用了较为严格和精确的理论模拟方法,但计算量巨大,如3个电子态的物理计算就需要约30亿亿次双精度浮点计算量,6个电子态的计算量更是增长100~1000倍,因此模拟代码的实现在一开始就考虑到了大规模并行扩展和优化,可实现对十数个电子态的模拟计算。
(责任编辑: HN666)
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据@中科院之声 消息,5月3日,中国科学院在上海举办新闻发布会,宣布世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机诞生。
据悉,该量子计算机是货真价实的&中国造&,是中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等,联合浙江大学王浩华教授研究组攻关突破的成果。
据介绍,潘建伟、陆朝阳等利用自主发展的综合性能国际最优的量子点单光子源,并通过电控可编程的光量子线路,构建了针对多光子&玻色取样&任务的光量子计算原型机。
实验测试表明,该原型机的取样速度比国际同行类似的实验加快至少24000倍,同时,通过和经典算法比较,也比人类历史上第一台电子管计算机(ENIAC)和第一台晶体管计算机(TRADIC)运行速度快10-100倍。
潘建伟称,这是历史上第一台超越早期经典计算机的基于单光子的量子模拟机,为最终实现超越经典计算能力的量子计算奠定了基础。
中国自研量子计算机诞生 货真价实的&中国造&!
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探究 |“中国造”量子计算机性能如何?
前天,中科院召开发布会正式宣布:“世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在中国诞生”。这件事当然要点赞,不过也要有正确的姿势。
前天,中科院召开发布会正式宣布:“世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在中国诞生”。这件事当然要点赞,不过也要有正确的姿势。几个要点有人在激动之余,把这件事理解为“世界第一台量子计算机诞生”,这显然就不对了。也没有正确理解中科大潘建伟、陆朝阳、朱晓波和浙大王浩华等教授,经过长期攻关获得的这一成果。中国这台量子计算机性能如何?通过公开信息可见:■ 目前只有一个单光子的量子模拟机,并且证明了通过量子计算的并行性加速求解线性方程组的可行性。■ 这个科研用的模拟机,性能比人类第一台电子管计算机(1946年诞生)和第一台晶体管计算机(1954年诞生)快10-100倍。实际上,这件事的突破之处体现在以下三个方面:1、 高效率多光子玻色采样在玻色采样这个问题上,量子算法有着指数级的优势。潘建伟团队制造出一台专门计算玻色采样的光量子计算机,在计算三光子、四光子、五光子玻色采样问题时,计算速度比国外同行和早期计算机要快。2、超导电路中实现10比特纠缠和并行逻辑运算就目前已经公开的情况看,是超导量子系统中最多的比特纠缠数,这在全世界也是处于领先的水平。3、使用超导量子处理器求解线性方程组在四个超导量子比特上,证明了通过量子计算的并行性加速求解线性方程组的可行性。先说到这里,懂的自然懂,不懂的应该还是不懂……有专业人士给了量子位一个简单的总结:是个很棒的成果,但仍然需要冷静看待。基本原理和现状概况昨天不少读者在后台留言,希望解释一下量子计算机。那么,接下来量子位就强行讲讲量子计算机。目前量子计算机有很多实现的方法,上面潘建伟团队使用的就是超导+多光子的方法。除此以外,还有半导体量子芯片和离子阱等等路径。为了制造量子计算机,谷歌、IBM想出的办法是用超导回路,深耕半导体行业几十年的英特尔希望用传统的硅晶体管,而一家名为ionQ的公司则是使用离子。核心原理无非一个:进入量子力学奇怪和反直觉的世界(包括叠加态以及纠缠、隧穿),加快计算速度。与传统计算机使用0或者1的比特来存储信息不同,量子计算机使用量子比特来存储信息。量子比特存储的信息可能是0、可能是1,或者有可能既是0也是1。量子力学认为,微观物体可以处于一种“似是而非”的状态,即一个原子可以同时处于两种状态。1个量子比特可以存储2种状态的信息,也就是0和1;2个量子比特就可以存储4种状态的信息,3个8种,4个16种。量子计算机的性能随着“量子比特”的增加呈指数增长,而传统计算机按“比特位”呈线性增长。总有那么一个临界点,量子计算机的性能就会超过传统计算机。虽然量子计算机看似美好,但目前还有许多挑战,最大的问题在于这些计算机的精度相比传统计算机实在是低太多了。一些微小的扰动,都可能带来极大的破坏。不久前,在IBM在和ionQ公司的一次量子计算机大比拼中,两家开发的计算机分别只有35%和77%的运算正确率。这还只是5个量子比特的情况,如果是有成千上万个量子比特,那量子计算机恐怕根本不可能得到正确的结果。而且5个量子比特的计算机现阶段远远落后于我们手中的笔记本电脑。
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