月度归档:2015年04月

四量子位构建成功 IBM量子计算机获关键突破

所以计算机行业将需要找到一种新的增长方式,来提供芯片性能提升,突破瓶颈。IBM目前把赌注押在量子计算机上,这有可能超越传统计算机,帮助开发新一代的数据分析、机器学习和加密计算方式。去年夏天,IBM公司表示,未来五年将投入30亿美元用于下一代半导体研究,其中包括量子计算。
四量子位构建成功 IBM量子计算机获关键突破
依靠量子的多态性,其速度远胜传统电脑。因为量子不像半导体只能记录0与1,可以同时表示多种状态。如果把半导体比喻成单一乐器,量子计算机就像交响乐团,一次运算可以处理多种不同状况,因此,一个40比特的量子计算机,就能在很短时间内解开1024位电脑花上数十年解决的问题。所以量子计算机就像重量级拳手,传统计算机就像轻量级选手完全不在一个级别。
IBM的研究人员认为,能计算数百量子位的计算机可能在5到10年内出现。没有人知道要多长时间量子计算机才能取代传统电脑。量子计算机可以用来破解当今最强大的加密方式,或着搜索数量难以想象的数据。
上个月,谷歌也推出了自己的量子电路。加拿大公司D-Wave宣布已成功开发量子计算机。不过该量子设备是否真的实现了量子计算目前还没有得到学术界广泛认同。

中国国家和军队建成首个量子信息学科交叉中心

记者从“2015年量子信息与量子计算国际研讨会”上获悉,我军首个量子信息学科交叉中心已在国防科技大学正式运行。该中心将围绕量子计算、量子通信、量子成像和纳米材料等10个国际前沿科研方向开展集中攻关。

量子信息是当前全球高科技竞争中的“兵家必争之地”,将引发诸多高科技领域的颠覆性变革。如量子计算机几分钟内即可解开传统电子计算机花上数十年才能解决的问题。该领域的突破成为满足研制超并行量子计算机、绝对安全的量子密码等诸多国家和军队重大战略需求的关键。

微芯片上首次实现量子隐形传态

 OFweek电子工程网讯:由英国和日本科学家组成的国际研究团队首次成功地将量子隐形传态的核心电路集成为一块微型光学芯片。这一新研究为科学家最终制造出超高速的量子计算机和超安全的量子通信铺平了道路。
  尽管目前的计算技术已经取得了重大进步,但其性能正在接近传统物理学的极限。另一方面,科学家们预测,量子力学原理将使得超安全的量子通信和超强大的量子计算机出现成为可能,从而突破目前技术的限制,但实现这一目标最重要的一步就是使用量子隐形传态技术。
  量子隐形传态,在概念上类似于科幻小说中的“星际旅行”,即可以利用量子纠缠把量子态传输到遥远的地方,而无需传输载体本身,这在量子通信和量子计算网络中发挥着至关重要的作用。
  然而,传统的量子隐形传态实验需要数百台光学设备一起工作,全套系统可能填满整个实验室。2013年,东京大学应用物理系的古泽彰教授和同事成功地实现了完美的量子隐形传态,但需要一套占地数平方米的设备,这一设备需要数月制造且无法升级。
  现在,由英国布里斯托大学量子光学中心的负责人杰里米·奥布赖恩领导的最新实验摒弃了这些光学电路,并使用先进的纳米构造技术,将其功能集成在一个占地仅0.0001平方米的微型硅芯片上,这是科学家们首次在一个硅芯片上展示量子隐形传态,而且研究表明,新的系统能够升级。研究人员表示,最新研究成果朝着最终将量子计算机集成为一块光学芯片目标,迈出了关键的一步。
  奥布赖恩表示:“能将一般需要占据整个房间的光学电路的功能复制在一块光学芯片上,是巨大的成就。实际上,我们将复杂的量子光学系统的大小整整减少了1万倍。”
  古泽彰则指出:“最新成就使我们能在光学芯片上实现完美的量子隐形传态,接下来是对整个量子隐形传态系统进行整合。”

单个光子”纠缠”3000个原子 有望制造更快量子计算机

美国麻省理工学院和贝尔格莱德大学的物理学家开发出一种新技术,使用单个光子成功实现了与3000个原子的纠缠,创下了迄今为止粒子纠缠数量的新纪录。该技术为创建更复杂的纠缠态奠定了基础,未来有望借此制造出运算速度更快的量子计算机和更精确的原子钟。相关论文发表在今天出版的《自然》杂志上。
论文第一作者、麻省理工学院物理学教授弗拉丹·卢勒狄克说:“或许你会说单个光子不可能改变3000个原子的状态,但是在新的实验中这个光子的确做到了这一点,这在以前从未有过。我们开辟了一种新的纠缠态类别。”
量子纠缠是一种奇特现象,理论上是指粒子在两个或两个以上粒子组成的系统中相互影响的现象,即使相距遥远,一个粒子的行为也会影响另一个的状态。比如两个原子组成的纠缠系统中,如果一个原子在某种力量的作用下发生顺时针旋转,另一个则会立即逆时针旋转,即便两个原子的物理距离相隔数千公里。科学家们一直在寻求方法让大量的原子实现纠缠,为功能强大的量子计算和精确的原子钟奠定基础。
如今最好的原子钟基于原子的自然振动。由于原子的振荡,它们会和钟摆一样保持稳定的时间。原子钟中的激光可以检测出原子的振动状态,最终确定一秒钟的长度。这种时钟就算是从宇宙大爆炸那一刻开始工作至今,误差也不会大于一分钟,可以说是现今最稳定的时钟。原子钟的精度与参与振动的原子数量成正比。常规原子钟精度是参与振动的原子数量平方根的倍数。因此,参与纠缠的原子数量越多,原子钟精度就越高。
此前大多数量子纠缠仅限于两个原子,只有一个科研小组成功让100个原子实现了纠缠。卢勒狄克团队的新研究成功实现了3000个原子相互纠缠,而这一切都由一个微弱、只含单个光子的激光脉冲引发。卢勒狄克说,光越弱越好,因为它不容易导致扰动,整个系统会处于一个相对纯净的量子态中。
卢勒狄克团队研究人员首先冷却原子云,让这些原子被困在一个激光陷阱中,再通过云发送一个微弱的激光脉冲。而后,他们用一个特制的探测器来寻找激光束中的特定光子来促成这种独特的纠缠态。他们目前正在使用单光子探测技术制造新的原子钟,希望克服所谓的“标准量子极限”,在量子态测量精度上实现突破。
这项新研究得到了美国国家科学基金会、美国国防部高级研究计划局和美国空军科学研究办公室的资助。

谈量子计算机研制 “量子计算机 最难是集成”

广州日报讯(记者徐静 通讯员蔡珊珊、金凤)传说中的“量子计算机”距离我们还有多远?昨日,中科院院士、光学和量子信息专家郭光灿受“首届广东院士高峰年会”之邀,做客中山大学,以通俗易懂的语言介绍了光子的发展历史、研究现状和应用前景。

19世纪末,经典力学和经典电动力学在描述微观系统时的不足越来越明显,相对论和量子力学应运而生,而光子正是量子力学研究的主要对象之一,人们研究它的历史已长达百年。郭光灿院士介绍说,目前量子密码、量子纠缠网络、量子模拟等方面的研究都取得了一定成果。郭光灿本人所带领的科研团队就已研制出数据储存时间接近6小时的固态量子存储器,目前团队正在努力突破24小时的时间大关。

郭光灿表示,目前在光子领域取得的研究成果,就像是为量子计算机准备好了一个个功能模块,但这并不意味着把这些零件简单组装后就能生产出一台量子计算机。“如何集成,是量子计算机研究过程中最难的。可以说目前还一点头绪都没有。”

量子计算机的研制如此困难,为何还有那么多国家投入巨资研究?郭光灿指出,目前通用的电子计算机的运算模式是串行计算,而量子计算机采用的则是并行计算,量子计算机性能的提升是几何数量级的。“电子计算机与量子计算机相比,其差距就如同算盘与电子计算机的差距那么大。它给人类世界带来的改变是难以预期的。”