月度归档:2015年05月

量子计算机突破:四量子位原型电路完成

  日前,IBM的研究人员完成了四量子位原型电路,这一电路采用四个超低温超导设备构建,为推出真正量子计算机奠定基础。

虽然计算机芯片仍能以继续堆积晶体管的方式遵循摩尔定律,但是传统手段正变的越来越难以将更多的晶体管集成在一起。此时,量子处理器变得越来越重要。IBM研究中心主管Supratik Guha表示:“可以肯定的是,摩尔定律将在未来十年内走到尽头。”

  由于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。一个40比特的量子计算机,能在很短时间内解开1024位电脑花上数十年解决的问题。凭借量子的多态性,其速度远胜传统电脑。

  目前,IBM正将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。去年夏季,IBM宣布未来五年将投入30亿美元用于下一代半导体研究,其中就包括量子计算。

  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,“量子计算机可以用来破解当今最复杂的加密方式,或者搜索数量难以想象的数据。”

IBM科学家:量子计算机研究取得两项突破

如果一个量子计算机能够组建成50个量子比特,当今世界前500名的超级计算机全部加起来,功能都无法胜过它。IBM公司科学家发表在29日出版的《自然通信》杂志上的两个突破性研究成果,第一次证明了能同时检测并测量两种类型量子错误,同时验证了一种新的正方形量子比特环设计是唯一能在更大维度上被扩展的物理结构。
科学家试图掌控量子计算机所面临的巨大挑战之一,就是控制或者移除量子退相干——由于热、电磁辐射或材料缺陷引起的计算误差。广泛存在于量子机器中的两种类型量子错误——位翻转和相位翻转一定会发生在任何真实量子计算机上。但直到这篇论文发表前,科学界也只有单独解决一种类型量子错误的可能性。但是,解决两种类型的量子错误,恰恰是迈向量子纠错的关键一步,也是建立实用、可靠的大型量子计算机的关键需求。
IBM公司创新的复杂量子比特电路是由4个超导量子比特组成的、大约四分之一英寸的正方形芯片。“在此之前,这一领域的工作使用线性排列,只能看着翻转错误提供出信息不完整状态的量子系统,而这种系统不足以构成实用的计算机。”IBM公司量子计算团队主管杰伊·甘拜塔说,“我们的4比特正方形芯片,能带领我们同时检测两种类型量子错误,并可被扩展到更大的量子系统。”
IBM公司高级副总裁兼研究部主任阿尔文德·克里西纳说:“虽然目前已经对量子计算机的加密系统进行了广泛研究,但我们认为比较有实用价值的是量子系统,它能解决今天不能解决的物理和化学难题,可能在材料科学、药物设计等方面具有不可估量的潜力,能开发出一系列新的应用领域。例如,它能让科学家摆脱昂贵的实验室试验,加快设计出新的材料和药物成分,加速相关药物化合物的创新速度等。”
此外,量子计算机还可以快速处理更大规模的数据库,可以大规模处理多样化、非结构化的数据,这将改变人们进行决策的方式,并有助于研究人员跨行业做出全新研究成果。