一条指令,四个量子比特
普通电脑开关只有开、关。量子开关可以同时开和关。多个量子开关“纠缠”后,命运绑死:动一个,别的立刻变。这才有量子计算。
难点是怎么绑。宾大用钻石里一个天然瑕疵:氮原子挤走碳原子,旁边留个空位。里面一个电子,周围几个碳原子核,都能当量子比特。
过去让电子当班长,挨个找核谈话。慢,还容易串扰——想跟张三说,李四也听见。
新做法:班长一句话,同时说给三个人。一条指令,四个量子比特一起纠缠。
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难在“同时”。每个核脾气不同,互动时间点不同,时序要掐得极准。过去不是没人想,是控制精度和材料纯度不够。
这次不只快十倍,准头也高了:四个比特纠缠保真度从0.69到0.92。说人话:过去三次约错一次,现在十次错不到一次。量子计算最怕错误越攒越多。门越快越准,能算的步数越多。
全球三条路,中国不弱
全球量子计算大致三条路。超导:谷歌、IBM,快,但娇气,要在零下273度左右干活,制冷机像小房子。离子阱:精度高,也要真空、激光、冷冻。钻石路线最大卖点:室温能跑。
不用大冰箱,就可能做小、做便宜,塞进芯片,甚至塞进医疗设备。
荷兰代尔夫特理工用金刚石自旋搭量子网络,想搞量子互联网;日本砸钱在金刚石量子传感和量子信号中转;美国多路并进,超导、离子阱、钻石都要。
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焦点早不是“谁比特数多”,而是谁的门更快、更准、更容易加。
中国在钻石这条路上不弱。中国科大杜江峰团队,是这个方向国际上最早一批玩家,在单个量子比特操控、多比特纠缠、量子精密测量上做过世界级工作。中科院物理所、清华、北大、国防科大等也在做。能落地的钻石量子传感器——测磁场、温度、细胞——国内已有公司做。
差距要说清:这次宾大啃下“并行多比特门”这块硬骨头,第一次是人家拿走的。中国在量子通信和量子精密测量上第一梯队,但通用量子计算最硬的主干道上,整体还在追。没到松口气的时候。
真正用处,不止算得快
先落地的是量子传感器。钻石室温下能测极微弱磁场和温度变化,医疗成像、材料检测、地质勘探都有用。再远一点,是不依赖卫星的自主导航——靠精密感知磁场、重力场。军事分量不用多说。
第二,给量子计算攒经验。今天一条门管四个比特,明天就能想八个、十六个。量子计算站起来,靠的不是一次惊天动地,而是一块砖一块砖往上摞。
宾大这块砖,摞在“室温、固态、可扩展”这条路上。这条路,中国有人走,而且不算慢。
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