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已有研究团队能在1.1K温度下运作的量子计算平台

·2020-04-26 09:37·互联网
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前言:

从精密的药物研发到搜索算法,在许多重要问题上,量子计算机都有望胜过传统计算机。然而,设计一种可以在实际环境中制造和运行的量子计算机是颇具挑战性的系统工程。

各大巨头将量子计算研究推向高潮

目前量子计算和量子通信等最前沿的量子信息技术,成为当下科技界和工业界追捧的大热点,在全球的大型科技公司中,包括谷歌、IBM、英特尔、微软、阿里巴巴在内的企业已投资数亿美元开发量子计算,更是将量子计算机的研究和竞争态势推向高潮。

谷歌在量子 人工智能 实验室运营着一台D-Wave量子计算机。该实验室由美国国家航空航天局和加州山景城NASA艾姆斯研究中心的大学空间研究协会共同创建。在2018年,谷歌宣布它已经建立了一个新的量子处理器,代号为Bristlecone。这款72比特的设备在谷歌此前最好的9量子比特机器取得了重大进步。在2019年初,谷歌在旧金山举行的IEEE国际固态电路会议上展示了为量子计算定制的电路。

IBM推出了一款名为“IBM Q System One”的20比特量子计算系统,用户可以通过云端访问该系统,并宣布为埃克森美孚和欧洲核子研究中心提供量子服务。IBM全球副总裁Norishige Morimoto最近表示IBM将在五年内将量子计算机商业化。

英特尔:在2019年3月,宣布了一种量子计算机测试工具,该工具允许研究人员验证量子芯片可靠性晶圆并检查量子比特在构建成全量子处理器之前是否正常工作。对于量子计算研究人员而言,这可能是一项重要的节省成本和时间的技术,也是量子处理器大批量生产的一个步骤。

微软在2017年底,微软宣布推出量子开发套件一种名为Q#的编程框架和语言,供寻求为量子计算机编写应用程序的开发人员使用。2019年2月,微软推出了微软量子网络一个致力于量子应用和硬件的机构和个人网络。微软表示其量子开发套件已被下载100,000次,并且它将开源其Q#语言,编译器和量子模拟器。

阿里巴巴旗下阿里云和中国科学院在上海建立了一个名为阿里巴巴量子计算实验室的研究机构。该实验室研究各个领域的量子计算应用,包括人工智能和电子商务和数据中心的安全性。2018年2月,阿里云推出了具有11个量子比特的量子计算云服务。

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量子计算得到进一步发展

2020年4月15日,英特尔与代尔夫特理工大学和荷兰应用科学研究会合作创立的QuTech公司共同在《自然》杂志上发表了一篇论文,证明了在高于1开氏度下,能够成功控制“高温”量子位。一直以来,温度是困扰量子计算平台得到大规模应用的难题之一。研究团队都将研究重点放在热量子比特技术,添加到系统中的每个量子比特对都会增加产生的总热量,并且增加的热量会导致错误,所以量子计算平台的设计接近绝对零度。

而在新的研究成果表面,在温度高于 1K(零下 272.15℃)的硅基量子计算平台上,系统可以正常运作。这一突破突显出对未来量子系统和硅自旋量子位进行低温控制的潜力。一般来说,除非将量子位冷却到接近绝对零度(-273摄氏度,或0开氏度),否则量子位中存储的量子信息通常很快就会丢失。

随着这项研究的开展,硅能把超过 1K 温度下正常运作的材料很好地与周围物质隔离开,因此研究都将电子在硅中的自旋作为量子比特。在这种极低的温度下,制冷设备强大到可以允许引入局域电子来校正量子比特。

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