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超车量子计算机!中国破冰62比特量子计算原型机,全球比特数最高

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摩尔定律规定:芯片的性能与芯片本身所包含的晶体管数量成正比,在此定律下,芯片厂商都会通过增加晶体管数量来提升芯片性能。科学永无止境,眼下硅芯片规格的有限性,很难满足未来智能设备对大数据传输的要求,摩尔定律也处在失效的边缘。在此背景下,许多国家都将目光放在了可发展性更高的“量子领域”。


我是柏柏说科技,90后科技爱好者。今天带大家了解的是:中国科技大学量子信息与量子科技创新研究院推出的,62比特可编程超导量子计算原型机祖冲之号”。

2021年5月7日,中科大信息研究院在国际学术期刊《科学》上,公布了自己在量子计算机领域中的新突破。即62比特可编程超导量子计算机研制成功,且在既有超导量子计算机的基础上实现了可编程的二维量子行走。简单科普一下量子计算机是什么。


量子计算机是负责数据处理、信息传输的可见物质载体。与传统的硅基芯片计算机不同,量子计算机在数据处理上采用的是量子算法,是通过量子力学规律来实现数学与逻辑运算。由于摆脱了传统硅基芯片的限制,对比传统的“硅”计算机,量子计算机在运算效率,大数据处理能力中远胜于传统的计算机。


虽说我们在传统的硅基半导体领域中,技术比较落后,但在量子领域中,我们国家一直处在世界前沿水平。在潘建伟、朱晓波、彭承志等中国科学家们的长期努力下,我们在量子计算领域中接连破冰。


2019年,中科大团队成功打破业界创造的10个超导量子比特纠缠的记录,实现了12个量子比特纠缠设备的突破,且在一维链结构12比特超导量子芯片的加持下,数据信息保真度高达70%

此外,中科大在量子领域中开创性地将“超导量子比特”应用到“量子行走”的研究中。该突破在给我国发展多体模拟、量子通道奠定基础的同时,也给世界量子领域带来了借鉴和经验。

随后,中科大团队一鼓作气,将芯片结构从一维延伸到准二维。在固态量子计算系统中,成功打破20比特高精度量子技术的瓶颈,研制出具有24个比特的高精度超导量子处理器。


到了2021年,中科大团队不断突破自我,在自研二维结构超导量子比特处理器的基础上,成功演示了二维可编程量子的行走。据悉,中国科技大学信息研究院推出的62比特超算“祖冲之号”,是当前比特数最高的量子计算机。换句话说:“祖冲之号”在目前的量子计算机领域中,位于世界前沿水准,甚至领先。

在美国高强度打压我国半导体发展的背景下,中科大团队成功研制出62比特可编程超导量子计算原型机,进一步证明了未来量子设备代替硅晶半导体设备的可行性。为了解决芯片卡脖子的问题,目前我们正在积极探索替代传统硅基芯片的其他方法。


例如西湖大学的冰刻机、中科院的石墨烯碳基芯片、武汉弘芯、本文所讲的量子计算机和量子处理器。简单科普一下量子芯片,不同于传统的硅基芯片,量子芯片是将量子线路集中在基片上,采用量子集成的芯片,在信息处理能力与数据传输效率方面,都远胜于传统的晶体管集成硅片。因此量子处理器对于芯片制程代工的门槛难度也会降低很多。


看到这里,可能有些朋友会好奇,我们的量子技术这么高,光刻机还重要吗?量子计算机这么厉害,为什么现实生活中见不到量子计算机的身影呢?答:光刻机依旧很重要。至于现实生活中见不到量子计算机的原因,成本和技术决定了目前量子计算机与我们的个人生活无缘。

虽说我们在量子领域中的造诣很高,但目前的半导体市场,硅基芯片才是主流趋势。而且至少在未来的10年、20年里,硅基半导体仍会占据主导地位。这是因为与石墨烯、量子芯片相比,硅基芯片已经有了很长时间的历史,技术十分成熟。另一方面则需要考虑到研发资金与上市成本。


当然,在未来,量子半导体、石墨烯碳基芯片亦或是其它新型材料终究会代替传统的硅基半导体。至于什么时候替代,将由时间说了算。目前我们在光刻机领域中获得了很多突破,芯片自主化制程已经达到了28纳米的水准。滴水穿石,只要坚持下去,美国针对我国半导体发展设立的壁垒,终究会被我们逐个突破。

对于中国科技大学打破技术瓶颈推出的“62比特可编程超导量子计算原型机”,大伙有什么想说的呢?你认为我们能否依仗量子学,在半导体领域实现“变道超车”呢?欢迎在下方留言评论。我是柏柏说科技,90后科技爱好者。关注我,带你了解更多资讯,学习更多知识。

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