一片“蓝海”：量子计算机的灿烂前景

正蓝海,原意是指未知的市场空间,引申为科学的新兴领域。量子计算机,就是一片神秘的"蓝海"。它是笼罩在经典物理学天空上的一朵乌云,却催开了现代物理学的畅想之花;它是物理学概念中的最小单位,却成就了迄今为止世界上运算速度最快的计算机;它看不见、摸不着,甚至还有些不可理喻,却吸引了无数科学家为之痴迷。据报道,2021年5月,中国科学技术大学成功研制出62比特量子计算原型机"祖冲之号",宣告全球最大量子比特数的超导量子体系诞生。在此之前,该团队研制的"九章"光量子计算原型机,比现有最强的超级计算机运算速度快100亿倍。由于量子计算机的强大算力和对国家安全、社会经济的巨大作用,量子计算机成为各国争相研究的重大课题。     

中国量子计算机:超越经典的一小步

正2017年5月3日,中科院量子信息和量子科技创新研究院在上海宣布,中科院院士、中国科学技术大学教授潘建危及其同事陆朝阳、朱晓波等,联合浙江大学教授王浩华研究组,在基于光子和超导体系的量子计算机研究方面取得了系列突破性进展。当前,量子计算机的概念十分火热。无数好莱坞大片、科幻小说都提到了这项"酷炫到爆炸"的科技。鉴于其强大功能,量子计算机的研发也成为全球顶尖科研机构的"兵家必争之地"。     

未来的量子计算机

<正> 量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法时,它就是量子计算机。传统计算机遵循着众所周知的经典物理规律,而量子计算机则是遵循着独一无二的量子动力学规律(特别是量子干涉)来实现一种信息处理的新模式。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。     

谷歌研制比普通电脑快1万倍的量子计算机

谷歌计划参与创办一个研究量子计算的实验室,这无疑是对量子计算技术的认可。量子计算机得名于量子力学,在某些测试中,量子计算机的速度比配置英特尔芯片的传统计算机快1.1万倍。谷歌希望量子计算技术在疾病治疗、跟踪气候变化和     

"九章"解读

2020 年 12 月 4 日,中国科学技术大学宣布,该校潘建伟团队和中国科学院上海微系统与信息技术研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作成功构建的76个光子的量子计算原型机"九章",求解数学算法"高斯玻色取样"只需200秒,而目前世界上最快的超级计算机要用6亿年.这一突破使中国成为全球第二个实现"量子优越性"的国家,牢固确立了中国在国际量子计算研究中的第一方阵地位.什么是"量子优越性""高斯玻色取样"?"九章"优胜在何处?量子计算机距离我们生活还有多远?     

量子保密通信

如果保密通信仍按经典方式进行,将无法阻挡量子计算机的破译.在这种情况下,量子保密通信应运而生.量子通信技术是目前唯一被公认为不可破译的通信方式,一旦研究成功并投入市场,其前景相当可观.     

超导量子计算机有了首个“光电开关”

据美国物理学家组织网近期报道,美国国家标准技术研究院（NIST）的科学家,首次为由量子比特和量子传输总线组成的超导电路研发出了一个“光电开关”,能够很好地协调量子比特和总线的“沟通”工作。该新技术有望在未来的量子计算机中更好地实现信息的存储和传输,也有望加速实用型量子计算机研发工作的进展。相关研究将发表在新一期的《物理评论快报》上。     

量子计算和量子通信领域的探路者——清华大学物理系原子分子光物理所所长、第五届“全国优秀科技工作者”龙桂鲁

量子计算与量子信息是一个多学科的交叉研究课题,同时也是各种不同形式研究的交叉,涉及量子力学、信息学、计算机科学、密码学、数学、物理学的多个分支,如凝聚态物理、原子分子物理、光学等。清华大学物理系核物理教研室主任龙桂鲁从1998年开始进行量子计算与量子信息的研究工作,在他看来,量子计算与量子信息的研究是一个潜在的高新技术研究,如果量子计算机一旦真正运用,那会带来一个新的时代。作为量子计算和量子通信领域的探路者,多年来,龙桂鲁在这一领域开拓创新,取得了许多令世界瞩目的研究成果。他领导团队提出首个量子安全直接通信方案,开辟和引导了该研究方向;提出首个多方高维密集编码模型,发展了分布式量子通信理论;提出了分步传输和块传输方法;建立了量子搜索相位匹配理论,在科学研究中做出了突出的贡献。     

曙光在前的量子计算机

量子计算和量子计算机的概念起源于著名物理学家R·费曼理论。１９８２年，费曼在研究物理系统的计算机模拟时，论证了用经典计算机模拟量子力学系统，当输入（粒子数、自由度）增大时，计算资源（时间和空间）的消耗将成指数增大。由此启发到，如用量子力学性质工作的计算机（量子计算机）来计算有可能避免这一困难。１９８５年，Dentsch提出了第一个量子计算机的设计蓝图和网络模型，并定义了量子Turing（图灵）机，对量子计算机的潜在能力作了预言。上世纪９０年代初，Dentsch和伯莎姆等人开始寻找量子计算机可以比经典计算机更有效求…     

强扩展性量子电路架构研制成功

美国科学家在美国物理学会的年度大会展示了量子计算领域的最新进展——采用RezQu架构制成的量子电路组成的芯片,该架构具有很强的可扩展性。科学家表示,未来可使用这种架构研制出量子计算机。量子计算依靠量子机制内在的不确定性来处理信息,其信息处理速度远远快于     

硅量子计算再创新纪录:比特运行准确率接近99.99%“相干时间”超过30秒

来自澳大利亚新南威尔士大学同一个实验室的两个研究团队,同时找到了发挥量子计算机超级计算能力的直接解决方案。两团队分别创造出两种量子比特(建造量子计算机的基石),每种量子比特处理数据的精确率都能达到99%以上。     

我国专家在国际上率先实现量子分解算法

日前．中国科技大学潘建伟教授及其同事杨涛．陆朝阳等．在国际上首次利用光量子计算机实现了休尔量子分解算法．研究成果发表在12月19日出版的美国权威物理学期刊《物理评论快报》上．标志着我国光学量子计算研究达到了国际领先水平。     

生命沿着量子空间悠然前行——记优秀青年女科学家彭新华

正她钻研量子计算,寄情比云计算更厉害的未来量子计算机,连续保持了量子计算分解质因数最大数的世界纪录。她就是中国科学技术大学(下称"中科大")物理学院近代物理系教授彭新华。选择物理从16岁参加高考义无反顾地选择物理到现在,彭新华非常庆幸自己的坚持。"我现在从事的量子物理研究是一门尖端科学,能在这     

科研进展

物理所等"量子反常霍尔效应"研究取得重大突破由中科院物理所和清华大学物理系的科研人员组成的联合攻关团队,经过数年的不懈探索和艰苦攻关,最近成功实现了"量子反常霍尔效应"。这是国际上该领域的一项重要科学突破,其从理论研究到实验观测的全过程,都是由我国科学家独立     

在量子芯片间实现“无缝”连接——记南方科技大学量子科学与工程研究院副研究员钟有鹏

量子比特是量子计算机最基本的信息单元,不同于电子计算机的基本信息单元比特只能是0或1,量子比特可以同时处于0和1的叠加态,所以其计算性能更强大,而且增加量子比特数可使量子计算机的性能呈指数级提升。目前,世界各地的科研团队正各出奇招研制实用的量子计算机。超导量子计算作为最有希望实现可拓展量子计算的候选者之一,其核心目标是同步增加所集成的量子比特数目及提升超导量子比特性能,从而能够高精度操控更多的量子比特,实现对特定问题处理速度上的指数加速,并最终应用于实际问题中。     

量子计算机新突破：科学家研制半导体微型芯片

美国莱斯大学科学家近日研制出一种微型的“电子高速公路”——“量子自旋霍尔拓扑绝缘体”。研究人员表示,这种微型设备将来可用于制造量子计算机所需的量子比特,这一研究成果将大大促进量子计算机的研究进展。     

中国科大在国际上首次实现线性方程组量子算法

由中国科学技术大学潘建伟院士领衔的量子光学和量子信息团队的陆朝阳、刘乃乐研究小组,在国际上首次成功实现用量子计算机求解线性方程组的实验。该研究成果发表在6月7日出版的《物理评论快报》上。线性方程组广泛地应用于几乎每一个科学和工程领域,包括数值计算、信号处理、经济学和计算机科学等。比如与我们日常生活紧密相关的气象预报,就需要建立并求解包含百万变量     

西蒙算法在量子计算机上“跑”得更快 目前无实际价值

<正>[导读]来自南非的一组研究团队近日成功地在量子计算机上运行了西蒙算法(Simon’s algorithm),且这一算法在量子计算机上的运行表现比电子计算机表现得更好。科技日报讯(记者张盖伦)来自南非的一组研究团队近日成功地在量子计算机上运行了西蒙算法(Simon’s algorithm),且这一算法在量子计算机上的运行表现     

我国完成四个“重大科学研究”计划立项工作

目前,我国四个重大科学研究计划和973计划2006年立项工作已经基本完成。据科技部介绍,这四个重大科学研究计划包括纳米材料、量子调控、蛋白质结构和生殖发育等领域。目前我国在纳米材料学方面已经跻身国际前沿;在量子信息与量子通信方面一直活跃在世界最前沿,成功实现了125公里实际通信光缆的量子密钥分配;在蛋白质结构研究方面,已经成功解析一批膜蛋白和符合蛋白三维结构;在生殖发育和遗传学方面,发现了一个可高效用于哺乳动物的转座因子,获得国际同行的高度评价。今后,我国将继续加大投资力度,积极进行基础研究。我国完成四个“重大科学…     

量子计算机的发展现状与趋势

量子计算机是一种新型的运算工具,它具有强大的并行处理数据的能力,可解决现有计算机难以运算的数学问题,因此,它成为世界各国战略竞争的焦点。本文综述了量子计算机目前的发展状况和可扩展、可容错的量子计算机物理体系的实验研究进展,并分析了美国最近启动研制量子芯片的微型曼哈顿计划对我国构成的严峻挑战。