新的突破!中國可能使“容錯”量子計算成爲現實

國事天下事記事簿 2024-05-16 02:14:28

中國研究人員利用“值得寫入教科書”的清晰而靈活的系統推進了量子模擬技術的發展;他們說,這一發展將使操縱和觀察模擬量子系統以及解決棘手的物理問題變得更加容易。

《華南早報》5月14日張彤的報道

著名量子物理學家潘建偉和他在中國科學技術大學的團隊開發出了一種人工量子系統,該系統對物理學具有開創性意義,並可能爲容錯量子計算鋪平道路。

據本月發表在《科學》雜志上的一篇論文稱,研究人員利用光子模擬了帶電粒子之間的相互作用,這種相互作用被稱爲分數反常量子霍爾效應,以前只在電子中觀察到過。

一些國際實驗試圖通過對特定材料施加嚴格的條件,包括強磁場和極低溫度,在量子水平上複制霍爾效應。

論文稱,中國研究人員開發了一種新的量子比特--等離子體量子比特,以創建一個清晰靈活的人工系統,在常溫無磁場條件下複制這一現象。

研究人員將單光子--不帶電荷的基本粒子,也被稱爲量子光--分離出來,將它們與等離子體陣列裝在一起,使它們更容易操作和觀察。

中國科學院副院長常進說,該團隊在量子模擬方面取得的成就,有望對量子技術的發展産生重大影響。

中科院院士潘建偉說,該實驗"首次證明量子計算可以......解決物理學中的重大問題。它還極大地推動了容錯量子計算的發展”。

該研究的合著者陸朝陽說,研究小組的工作“值得寫入教科書”。研究人員將16個等離子體組合成一個4x4陣列,能夠“精確地容納單個光子,這爲觀測提供了便利”。

在接受中央電視台采訪時,陸永華說,模擬量子系統可以構建等效的人工規整場,而不需要外部磁場。

他說:”通過精確控制盒子之間的相對能量和連接強度,每個盒子內的光子被迫開始相互'跳舞',當一個光子繞著另一個光子轉兩圈時,就形成了一種獨特的模式。

“我們的主要目標之一是用全新的方法探索量子力學的奧秘。在這個量子系統的基礎上,科學家們可以創造出一些自然界不存在的奇異量子態”。

據國家通訊社新華社報道,量子模擬技術將成爲“第二次量子革命的重要組成部分”。

新華社說,它有望被應用于模擬對經典計算機來說......具有挑戰性的量子系統,“最終實現量子計算的至高無上”。

潘建偉和他的團隊已經是該領域的全球領導者,2016年他們建造並發射了世界上第一顆量子衛星“墨子號”。

去年10月,他們發布了九章三號量子計算機原型,這是第一台可以操縱255個光子的量子計算機,其執行特定計算的速度比世界上最快的超級計算機快數十億倍。

雖然“九章3號”還不適用于密碼學、天氣預報或材料設計等計算要求較高的領域,但央視采訪時看到的一張海報顯示,它的後繼者正在開發中。

根據實驗室牆上的海報,“九章4號”能夠控制2000多個光子,預計將于今年面世。

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