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中国科学家提出新设想:半导体量子环构建量子计算机

时间:2018-1-5 14:52:59 点击:

1月5日音讯,来自中科院等多家科研单位的中国迷信家近日结合宣布关于最新量子计算研讨的论文,提出了以半导体量子环构建量子计算机的实际想象,提供了一种新的可行的量子比特完成方式。该论文曾经被英国皇家化学学会的杂志Phys.Chem. Chem.Phys.收录并予以刊发(Phys. Chem. Chem. Phys.,2017,19,30048-30054)。

量子计算机是经过叠加和纠缠的量子景象来完成计算力的增长。量子叠加使量子比特可以同时具有0和1的数值,可停止“同步计算”;量子纠缠使分处两地的两个量子比特能共享量子态,发明出超叠加效应:每添加一个量子比特,运算功能就翻一倍。实际上,拥有60个量子比特的量子计算机可霎时完成百亿亿次计算(E级计算)。

量子计算的宏大潜在价值,使得它成爲最炽热的研讨项目之一。中美日欧各国都在整合各方面研讨力气和资源展开协同攻关,谷歌、微软、IBM 、英特尔等科技公司也曾经开端量子计算的研讨。往年5月,IBM发布16个量子比特的零碎,半年之后即发布新型的20位量子比特的量子计算机,并声称已成功开收回一台50位量子比特的原型机。谷歌量子硬件担任人约翰·马丁尼斯(John Martinis)则在10月泄漏谷歌已拥有22个量子比特的芯片,并且方案在明年发布49个量子比特的芯片。中国也在5月初发布了世界首台逾越晚期经典计算机的光量子计算机,成功完成了10个超导量子比特纠缠,估计年底可以完成操纵20个量子比特。

作爲信息载体的量子比特的完成方式,是量子计算机的研讨中一项关键性技术。优秀的量子比特完成方式普通需求满足几项特定的要求,如较爲容易的物理载体的完成方式、容易的初态制备和操作、较长的相关工夫等等。

目前,量子比特的完成方式次要有光子、离子阱、超导环、半导体量子构造等,基于这些不同物理载体完成的量子计算机各有优劣,如光子相关工夫较长但难以观测和控制,超导环易于控制但相关工夫极短,而离子阱虽然相关工夫较长且易于控制,但由于需求频繁的激光操作,因而效率不高。

此次中国迷信院微电子研讨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、厦门大学物文科学与技术学院半导体光子学研讨中心、浪潮集团的相关研讨人员从实际上提出的半导体量子环想象,可运用半导体量子多电子环中电子自旋轨道耦合调控的手腕,经过外场或电子数的方式完成对量子态的无效调控,并经过光学手腕很容易探测。更重要的是,基于半导体量子构造的完成机制则可以应用现有的半导体工艺,从而可以较爲平滑地从经典的半导体芯片过渡到量子芯片。

本论文的研讨办法运用了较爲严厉和准确的实际模仿办法,但计算量宏大,如3个电子态的物理计算就需求约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,因而模仿代码的完成在一开端就思索到了大规模并行扩展和优化,可完成对十数个电子态的模仿计算。

作者:不详 来源:网络
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