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百灵融资租赁有限公司退款客服电话
2025-02-25 02:35:58
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► 文(wen) 观察者(zhe)网 熊(xiong)超然

“全球争夺量子霸权的竞(jing)赛愈演愈烈,中(zhong)美两国的研究团队(dui)在本周出版的权威同行评议期刊《自(zi)然》上(shang)各(ge)自(zi)宣(xuan)布了重大研究成果。”

香港(gang)《南华(hua)早报》2月21日报道指出,当北京大学和山西大学的研究人员宣(xuan)布在光量子芯片上(shang)实现了全球首个大规(gui)模量子纠缠簇态之时,微软的一(yi)个研究团队(dui)则声称已创建了拓扑量子比特,这通常(chang)被(bei)视为该技术发展的“圣杯”(holy grail)。

报道形容(rong),作(zuo)为当今这场(chang)“芯片战”的两大阵营,中(zhong)美双方在同一(yi)天宣(xuan)布取得了科研突破和质(zhi)的飞跃。更加值得注意(yi)的是,两大研究团队(dui)在论文(wen)中(zhong)所揭示实现稳定且无错误的量子比特(qubits)的方法和路(lu)径(jing),则是完全截然不同。

不仅如此,在两方论文(wen)同时发表(biao)后,所得到的评价也(ye)不相同。中(zhong)方研究团队(dui)通过(guo)扎实的实验验证,填补了光量子芯片关(guan)键技术的空白,《自(zi)然》杂志(zhi)的审稿人高度评价称,这是“可扩(kuo)展量子信(xin)息领域的一(yi)个重要(yao)里程(cheng)碑”。

而反观微软的研究,一(yi)些专家确实肯定了其研究成果的开创性,但也(ye)有审稿人持有怀疑(yi)和争论,认为该团队(dui)公(gong)布的研究内容(rong)“操之过(guo)急”,论文(wen)“用词误导且含糊不清(qing)”,各(ge)方面看上(shang)去(qu)都(dou)“相当草率”。一(yi)些权威机构还指出其中(zhong)说法缺乏证据论证,而即便是微软研究人员自(zi)己也(ye)承认,需要(yao)进一(yi)步(bu)实验才能找(zhao)到相关(guan)确凿证据。

2月18日,北京大学博士研究生、论文(wen)第一(yi)作(zuo)者(zhe)贾新宇(yu)展示集(ji)成光量子芯片(受(shou)访者(zhe)供图)。 新华(hua)社发

中(zhong)方攻克难关(guan),取得“重要(yao)里程(cheng)碑”

2月20日,北京大学物理学院现代(dai)光学研究所王(wang)剑威教授和龚旗煌教授课题组与山西大学苏(su)晓龙教授课题组合作(zuo),在《自(zi)然》上(shang)发表(biao)突破性研究成果——中(zhong)国科研团队(dui)成功实现全球首例基于(yu)集(ji)成光量子芯片的“连续变量”量子纠缠簇态。相关(guan)专家表(biao)示,该成果填补了采用连续变量编码(ma)方式的光量子芯片关(guan)键技术空白,也(ye)为光量子芯片的大规(gui)模扩(kuo)展及其在量子计算、量子网络等(deng)领域的应用奠定重要(yao)基础。

集(ji)成光量子芯片是一(yi)种能在微纳尺度上(shang)编码(ma)、处理、传输和存储光量子信(xin)息的先进平台。如何在光量子芯片上(shang)实现大规(gui)模量子纠缠是国际量子研究难题。量子纠缠簇态作(zuo)为一(yi)种典型的多比特量子纠缠态,是量子信(xin)息科学的核心资源,然而其确定性、大规(gui)模制备面临巨大实验困难,尤其连续变量簇态的光量子芯片的制备和验证技术在国际上(shang)仍属空白。

经多年攻关(guan),中(zhong)方研究团队(dui)成功攻克关(guan)键技术瓶颈,创新性发展了连续变量光量子芯片调控、多色相干泵(beng)浦与探测技术,实现了确定性、可重构的纠缠簇态制备,并对簇态纠缠结构进行实验验证。

《南华(hua)早报》指出,中(zhong)方研究利用光来生成和控制一(yi)个相互连接的量子态网络,这表(biao)明在微小芯片上(shang)构建量子网络的潜力(li)——这是迈向(xiang)基于(yu)量子技术的互联(lian)网的关(guan)键一(yi)步(bu),在这种互联(lian)网中(zhong),信(xin)息可以安全、高效地共享。

“这是我国科学家在集(ji)成光量子芯片技术领域取得的新突破。”龚旗煌表(biao)示,这一(yi)原创成果为大规(gui)模量子纠缠态的制备与操控提供了全新的技术路(lu)径(jing),对推动量子计算、量子网络和量子模拟等(deng)领域的实用化发展具有重要(yao)意(yi)义。

此前,包括(kuo)美国、欧洲和日本都(dou)曾尝试过(guo)类似的实验,而一(yi)位《自(zi)然》杂志(zhi)审稿人如今则评价:“这项工作(zuo)首次(ci)在光量子芯片上(shang)实现多比特的连续变量量子纠缠,是可扩(kuo)展光量子信(xin)息处理的一(yi)个重要(yao)里程(cheng)碑。”

基于(yu)集(ji)成频率梳微腔的连续变量纠缠簇态制备、调控与探测原理与方案图 北京大学物理学院现代(dai)光学研究所

微软高调宣(xuan)布,学界:操之过(guo)急、草率

与此同时,微软研究团队(dui)也(ye)在《自(zi)然》上(shang)发表(biao)了论文(wen),宣(xuan)布其新研发一(yi)款名为“马约拉纳1号”(Majorana 1)的芯片是“量子计算领域的一(yi)项突破”。

据介绍,这种芯片采用所谓的“拓扑超导体”——一(yi)种既(ji)非固体、也(ye)非液(ye)体或气(qi)体的材料,制取可以按比例扩(kuo)展为高性能量子计算机的构造模块。

微软公(gong)司在其网站的一(yi)篇博客文(wen)章中(zhong)写道,这项技术正朝着“利用数百万个潜在量子比特协(xie)同工作(zuo),在单个芯片上(shang)解(jie)决从(cong)发现新药物到革命(ming)性材料等(deng)一(yi)切无法解(jie)决之问题”的目标(biao)迈进。也(ye)就是说,微软方面称,可以将其开发的这种芯片按比例扩(kuo)展,从(cong)而使(shi)之包含100万个量子比特,但并未说明这项工作(zuo)需要(yao)多长时间。

不过(guo),微软的说法在科学界也(ye)引(yin)发了怀疑(yi)和争论,一(yi)些人认为,该研究团队(dui)过(guo)早地公(gong)布了研究成果,有些操之过(guo)急。

一(yi)位审稿人批评这篇论文(wen)“用词误导且含糊不清(qing)”,将理论预测、器件设计和实验结果“以一(yi)种相当草率的方式”混合在了一(yi)起。当然,也(ye)有不同意(yi)见的审稿人写道:“我不同意(yi)审稿人的观点,认为这不是坚实的成果。我仍然觉得,能做到这一(yi)点真是太令人惊讶了。”

缺证据、存缺陷,微软已遭受(shou)重大打击

《南华(hua)早报》介绍,量子比特以其对热量和噪声的极度敏感性而闻(wen)名,这使(shi)得它们不稳定且容(rong)易出错。为此,世界各(ge)地的研究团队(dui)正在采取各(ge)种方法来解(jie)决这个问题,以使(shi)量子计算成为可能。

由(you)于(yu)采用了编织设计,拓扑量子比特预计会比传统量子比特更稳定、更准确,从(cong)而使(shi)量子计算机能够(gou)处理远超当前机器能力(li)的高度复(fu)杂性问题。

微软研发的“马约拉纳1号”(Majorana 1)芯片 微软网站

来自(zi)瑞士巴塞尔大学和奥地利科学技术研究所(ISTA)的物理学家告诉《自(zi)然》杂志(zhi)的新闻(wen)团队(dui),微软可能操之过(guo)急,只展示了中(zhong)间结果,但没有提供拓扑量子比特存在的证据。

事实上(shang),微软的研究人员也(ye)承认,虽然他们的测量显示出了奇异量子态的积极迹象(xiang),但尚未提供确凿证据,还需要(yao)进一(yi)步(bu)的实验。

微软方面的这番承认,其实正是在它们此前遭遇过(guo)挫折的背(bei)景下作(zuo)出的。2018年,微软资助的一(yi)家荷兰实验室同样在《自(zi)然》上(shang)发表(biao)了一(yi)篇论文(wen),后来因数据分析(xi)存在缺陷而被(bei)正式撤回,这对于(yu)微软的量子战略而说可谓一(yi)个重大打击。

中(zhong)美量子竞(jing)赛,未来更加激烈

《南华(hua)早报》称,就在微软团队(dui)将量子计算的希望(wang)寄托在拓扑量子比特上(shang)时,中(zhong)国的研究人员在设计芯片时则采取了截然不同的方法。

中(zhong)方研制的芯片比微软的芯片更小,并且使(shi)用了在室温下运行的基于(yu)光子的技术。相比之下,“马约拉纳1号”芯片依赖于(yu)超导材料,而这些材料需要(yao)在极低温度下才能工作(zuo)。

报道指出,在更广(guang)泛的全球竞(jing)争中(zhong),谷歌也(ye)取得了突破进展。去(qu)年12月,谷歌宣(xuan)布在量子计算领域取得进展,发布了一(yi)款名为“威洛”(Willow)的芯片。谷歌称,该芯片能够(gou)在5分钟内完成传统超级计算机即便耗(hao)尽全部(bu)时间也(ye)无法完成的计算。

而在更早之前的去(qu)年8月,谷歌发表(biao)论文(wen)宣(xuan)布在量子计算领域取得重大突破,仅一(yi)个星期后,美国政府就强化了对中(zhong)国量子计算的出口管(guan)制,与量子计算相关(guan)的一(yi)切——从(cong)设备、组件、材料到软件和技术——都(dou)不许向(xiang)中(zhong)国出口。

2月18日,北京大学王(wang)剑威教授(前排坐者(zhe))与团队(dui)成员在北大实验室展示硅基光量子芯片晶圆(受(shou)访者(zhe)供图)。 新华(hua)社发

观察者(zhe)网《好评》栏目此前就指出,,在关(guan)键设备的禁(jin)运和技术的重重封锁下,中(zhong)国科研工作(zuo)者(zhe)们还是以惊人的速度追赶(gan)并缩小了与国际先进水平间的差距,并在一(yi)些重要(yao)领域实现了自(zi)主化突破。

但不可否认的是,差距依然存在,我们须保持清(qing)醒的认识和紧(jin)迫感。量子计算不仅将重塑全球信(xin)息技术的基础架构,也(ye)将对世界经济(ji)、国家安全战略乃(nai)至人类社会的未来产生深远的影(ying)响。世界正在为迎接一(yi)个超大算力(li)的量子时代(dai)做准备,当技术壁垒(lei)的高墙难以撼动,我们能做的就是扎下根来。

“在量子技术领域,中(zhong)国的存在感显著上(shang)升(sheng)。”日经中(zhong)文(wen)网去(qu)年11月21日报道称,从(cong)可实现超高速计算的“量子计算机”公(gong)开专利数量来看,中(zhong)国已超越美国,位居第一(yi)。

报道称,中(zhong)国在量子科技的实际应用领域也(ye)领先于(yu)其他国家。通过(guo)“墨子”号量子通信(xin)卫星的中(zhong)介,中(zhong)国建成了一(yi)条从(cong)北京经由(you)合肥再到上(shang)海全长2000多公(gong)里的量子通信(xin)干线。

根据美国波士顿咨询集(ji)团的预测,量子计算机将在2040年前催生4500亿至8500亿美元的经济(ji)效益。考虑到广(guang)阔(kuo)的市(shi)场(chang)前景和维护国家安全的需要(yao),中(zhong)美在官方、民间和学术领域的主导权之争未来还将更加激烈。

来源| 观察者(zhe)网

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