5 月 8 日,一篇名为《在可编程二维 62 比特量子处理器上的量子行走》(Quantum walks on a programmable two-dimensional 62-qubit superconducting processor)发表在Science上,标志着全球最大量子比特数的超导量子体系在中国诞生
图源:Science
该成果来自中国科大中科院量子信息与量子科技创新研究院潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队,他们于近日成功研制出全球超导量子比特数量最多的量子计算原型机 “祖冲之号”
“祖冲之号” 可操纵的超导量子比特多达62个,此前谷歌实现 “量子优越性” 的悬铃木具备53个量子比特,这意味着在目前的公开报道中,“祖冲之号” 是世界上最大量子比特数的超导量子体系。
研究团队在二维结构的超导量子比特芯片上,观察了单粒子及双粒子激发情形下的量子行走现象,实验研究了二维平面上量子信息传播速度,同时通过调制量子比特连接的拓扑结构的方式构建马赫-曾德尔干涉仪,实现了可编程的双粒子量子行走。
二维超导量子比特芯片示意图,
其中每个橘色十字代表一个量子比特
图源:中国科技大学
仿佛无所不能的量子计算机,和传统计算机有何不同?

量子计算机这么好,我们为什么还没有把它研制出来?

未来,量子计算机会带来哪些颠覆性改变?
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作为站在世界前沿的量子物理学家,陆朝阳教授讲述他所从事的这项足以改变人类未来的科学研究如何一步步发展过来,以及它在不久的将来将会实现何种超越想象的神奇能力。
1、量子是一种物理上的概念,它是物质和能量的最小离散单元,是一个非常小的物理量,无法对它进行分割。
2、量子物理研究的对象比头发丝的尺度还要小几千万,甚至几亿倍。所以,它与我们普通的直觉非常不一样。量子世界和我们日常所见非常重要的一个区别,那就是量子可以允许几种状态同时存在。
3、在量子世界里,我们施加的信息和观测是会反过来影响物理系统的。
4、爱因斯坦把量子纠缠称为“遥远地点之间的诡异互动”。如果通过某种方式把两个骰子制备成量子纠缠,即使两个骰子相隔千山万水,其中一个骰子数字是1,那么另外一个骰子数字必然是1;如果是3,另一个也是3……它们之间有一种非常诡异的互动行为。
5、“第二次量子革命”,可以突破目前经典信息技术的一些瓶颈问题,比如信息安全、超快的计算机等等。
6、计算的基本单元叫做比特,或者叫做0或1,它每次只能处于一个状态,要么是1要么是0。但是,量子比特可以同时处于两种状态,既是1也是0。所以,如果有两个量子比特,就可以有4种状态同时存在;如果有10个,就可以有1024种状态同时存在。
7、量子力学已经在各个方面改变了我们的生活、经济和社会形貌,没有量子力学我们就不可能有晶体管,也不可能有计算机、激光、激光通讯网络、核磁共振、硬盘用的巨磁阻,还有高温超导等等。
8、量子信息时代能够给中国一个重新洗牌、弯道超车的机会。
以上为陆朝阳教授演讲的精华节选部分,如想探索更多量子物理的奥秘,可扫描下方二维码观看完整演讲。
讲者介绍
陆朝阳
中国科技大学上海研究院教授
博士生导师
陆朝阳教授长期致力于面向实用化的量子信息技术研究,在包括《自然》和《科学》11篇、《自然》子刊11篇、《美国科学院院刊》5篇、《物理评论快报》45篇等国际顶级学术期刊发表论文100余篇,被引用13000余次。
代表性工作:
2007、2012、2016、2018四次刷新并至今保持着光子纠缠的世界记录;
首次实现单光子多自由度的量子隐形传态和高维度量子隐形传态;
首创量子点脉冲共振荧光技术,制备了国际上综合性能最优的单光子源,成功研制光量子计算原型机“九章”,实现量子计算优越性里程碑;
参与量子计算原型机 “祖冲之号”研发工作,推动全球最大量子比特数的超导量子体系的诞生。
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