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 金沙在线登陆     |      2020-01-19

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澳洲科学家在量子计算研究领域再次取得重要突破。据澳大利亚贸易委员会(Austrade)最新消息,悉尼新南威尔士大学(UNSW)科研人员找到一种新方法,可利用量子计算技术制造硅基计算机芯片。

郭光灿院士在论坛上

一便士和光粒子芯片对比图。

这项重大研究成果为制造超高速量子计算机奠定基础,相关研究论文已于近日发表在国际著名期刊《自然》(Nature)杂志网络版上。

有人宣传说量子什么技术马上可以走进千家万户,这是不对的,量子技术距离真正的应用还早。11月15日,中国科学院院士、中国科学院量子信息重点实验室主任郭光灿在中国高新技术论坛颠覆性创新技术主题论坛上就量子计算机相关主题发表的演讲中提到,近几年量子信息炒作太过分。

2010年9月,由英国布里斯托尔大学领导的国际研究小组成功研制出速度更快、信息存储量更大的光粒子芯片,为量子计算开辟了新道路。科学家相信,人类有望在10年内制造出量子计算机,实现传统计算机无法完成的复杂运算。

ACB News《澳华财经在线》报道,UNSW研究小组带头人Andrew Dzurak表示,本次研究成果对于制造量子计算机具有历史性意义。澳洲工程师用半导体材料硅制造出量子逻辑门(quantum logic gate),首次使两个量子比特(quantum bits)或者量子位(qubits)间信息计算成为可能。

量子世界确实神奇,但经过某些媒体、个别学者炒作以后,把量子信息弄得非常火,什么灵魂、宗教这些自然界搞不清的都可以归结于量子纠缠,这是不对的。事后,郭光灿对《中国科学报》记者说,后来有媒体采访我,我当时讲得不多,但我想强调的主要观点是,量子信息是科学,不是玄学!科普不应当是科幻。

量子计算机是一种全新的基于量子理论的计算机。可以同时处在多个状态,存储和处理的信息是传统计算机不可企及的。

作为打造量子计算机的基本元件,两比特量子逻辑门的成功制造具有里程碑意义。更重要的是,我们利用硅成功制造出这种元件,Dzurak教授说道,这一成果克服了研究人员利用硅材料制造量子计算机所面临的最后障碍。

超光速信息传输和瞬移,量子技术做不到

传统电子计算机用比特作为信息存储单位。按照传统计算系统,数据信息主要以二进制数码0和1形式存储,两种状态无法共存。每个比特均储存在一对晶体管中:一个关闭,则另一个开启。而量子计算机计算过程则由诸如电子和原子核一类的量子粒子实现,每个粒子代表一个量子位。量子位具有一种独特能力,可以同时处在两种不同的状态。

从经典工具迈进到量子工具新时代,这是量子信息诞生的重大意义。但是,尽管量子时代的前景非常辉煌,但是它的路很漫长。郭光灿说,量子技术可以给人类带来什么?有哪些潜在的应用?不能做什么?哪些是非科学的玄学?必须讲清楚。随着人们研究得不断深入,可用的量子技术会不断开拓出来。

量子位这种独特能力被称作量子态叠加(Quantum Superposition)。量子计算机利用量子粒子的这种性能和特点,用量子比特作为信息存储单位,可确保计算机快速处理海量数据,解决复杂的数据密集型难题。

在可用的量子技术中,量子计算机是最重要的。但是郭光灿强调,量子技术有两点肯定做不到:第一,量子世界不存在超光速的信息传输;第二,量子信息不可能把人瞬时地从一个地方传送到另一个地方。

世界各地的科学家都在致力于利用特殊材料开发新型系统,UNSW研究团队的关键优势在于:利用具有半导体特性的硅作为基础材料。

人们对超光速的信息传输的误导,源于量子纠缠。量子纠缠非常奇异:A、B两个纠缠粒子,对其中一个粒子的测量便瞬时引起另一个粒子的状态发生变化这种瞬时的变化被认为是超光速的通信、 幽灵般地超距效应。郭光灿说,其实,和经典世界一样,量子世界并不存在超光速的信息传输。

硅作为晶体管的载体在制造计算机芯片方面具有显著优势。《自然》杂志论文首席作者Menno Veldhorst博士介绍称,智能手机或者平板电脑中的硅基芯片上可刻蚀将近10亿个晶体管。UNSW研究人员通过使单个晶体管与单个电子相互连接,可将这些硅晶体管成功转变为量子比特,并借助电子自旋(与电子微小磁场相关)将信息数据存储起来。

那么幽灵究竟是什么?事实是,两个纠缠粒子之间的瞬时变化无需任何信息的传递,真实的物理原因是它们的量子关联。他说,量子关联是产生这个现象的本质因素。

Dzurak教授强调,他所带领的研究小组近期已经取得设计原尺寸硅片的专利权。这些硅片一旦制作成功,上百万个量子比特可共同完成我们之前在试验过程中所演示的各种计算。他表示,研究小组下一步工作的重心将是寻找合适的行业合作伙伴,然后按照原尺寸共同制造量子计算机硅片。

而所谓量子信息技术可以把人瞬移到另外一个地方,只存在于科幻电影里。

量子处理器的发明将对多个产业造成影响,包括金融、安保、信息技术和医疗保健等。

可以负责任地说,量子技术肯定做不到瞬移,这不是技术达不到,而是原理不通。郭光灿说:把科学幻想和神话当成科学知识来传播,是将量子力学妖魔化。