1. 首頁 > 科技 > >

芯片|反超中國量子技術？澳美科學家獲突破！迄今最先進的量子芯片誕生

芯片it芯片重器量子計算機

芯片|反超中國量子技術？澳美科學家獲突破！迄今最先進的量子芯片誕生

文章圖片

芯片|反超中國量子技術？澳美科學家獲突破！迄今最先進的量子芯片誕生

文章圖片

芯片|反超中國量子技術？澳美科學家獲突破！迄今最先進的量子芯片誕生

文章圖片

芯片|反超中國量子技術？澳美科學家獲突破！迄今最先進的量子芯片誕生

2020年年底以來 ， 量子計算領域的多項創新接連涌現 ， 大大推動了量子計算機的發展 。 二月初 ， 來自澳大利亞和微軟的科學家們再次取得突破式進展！成功創造了一種低溫量子計算機芯片 ， 能夠輕松處理數千個量子比特 ， 可能為下一代量子計算機鋪平道路 。 相關成果發表于《Nature Electronics》上 ， 引發學界廣泛關注！
【芯片|反超中國量子技術？澳美科學家獲突破！迄今最先進的量子芯片誕生】
據介紹 ， 這種低溫量子芯片由悉尼大學與微軟合作工程師共同設計 ， 能夠輕松處理數千個量子比特（量子計算的“語言”符號） ， 相比目前最多處理幾十個量子比特的初級量子計算機 ， 性能提升了兩個數量級！
該芯片的聯合發明人Kushal Das博士表示 ， “這個芯片改變了有關量子計算的一切......這標志著迄今為止人類最先進的量子芯片誕生 ， 在追求量子飛躍的時代向前邁出了巨大一步 。”

傳統計算機采用二進制的信息單位 ， 即“0”狀態或“1”狀態；而量子計算機雖然依舊是二進制 ， 但同時引入了一種新的狀態：“0”和“1” 。 在這三種狀態下 ， 量子計算機的數據傳輸量急劇提升 。

為了最大程度上激發量子計算的潛力 ， 新的芯片需要同時進行上千乃至上百萬的量子比特計算 。 而傳統計算機受限于芯片的物理體系結構 ， 最多只能進行幾十個量子比特（約50個）的運算 。 而新的低溫量子芯片有效消除了這一結構層面的限制 。 上圖為包含低溫芯片的模塊化控制平臺 。

要想建立一個可以處理大量量子信息的“瘋狂”系統是一項艱巨的任務 。 這種低溫量子芯片是一種互補金屬氧化物半導體 ， 簡稱CMOS 。 CMOS芯片位于主板的心臟區域 ， 它保留了一小部分內存 ， 用于發出控制重要任務的指令 。

問題在于 ， 量子計算機在高溫環境中會引發信息“畸變” ， 導致信息傳輸出現差錯 ， 因此保持低溫基本上是唯一的解決方案 。 在新的設計方案中 ， 低溫量子芯片必須保持在100mK的超低溫狀態（即-273.05℃）——幾乎是絕對零度 。

此外 ， 這種新的低溫量子CMOS芯片僅需兩條電纜傳輸數據 ， 大大提高了信息輸出效率 。 不得不說 ， 這一跨越式的技術突破將量子計算機的天花板大大抬高 ， 為我們描繪出了更富有想象力的未來 。 當然 ， 在解決了傳輸效率、計算效率之后 ， 未來還將繼續對運行功耗、保真度（計算準確性）、可擴展性進行優化 。

中國在量子計算機領域同樣具有“世界第一方陣”地位 。 2020年12月 ， 潘建偉團隊成功構建了76個光子的量子計算原型機——“九章” ， 該計算機求解“高斯玻色取樣”算法僅需200秒 ， 這一突破使中國成為全球第二個實現“量子優越性”的國家 。 此外 ， 2021年2月初 ， 中國首款國產量子計算機操作系統——“本源司南”正式發布 ， 標志著國產量子軟件研發能力已達國際先進水平 。

    相關經驗推薦