重大计算突破：哥本哈根研究人员现在可以实现“量子优势”

时间：2021-11-09 19:52:11 来源：

哥本哈根大学的研究人员已经将量子技术发展到了某种程度，以至于经典计算技术已无法跟上。他们开发了一种芯片，该芯片在有财务支持的情况下可以扩大规模，并用于构建未来的量子模拟器。他们的结果现已发表在《科学进展》上。

首先是Google。现在，哥本哈根大学Niels Bohr研究所的研究人员与波鸿大学合作加入了Google的竞赛，以建造世界上第一台量子计算机，他们称之为“重大突破”。

“我们现在拥有的工具使构建性能优于传统计算机的量子模拟器成为可能。这是一项重大突破，是进入量子物理学世界未知领域的第一步。”混合量子网络中心（Hy-Q）主任Peter Lodahl教授说。

具体来说，研究人员开发了一种纳米芯片，其厚度不到人发的十分之一。该芯片使它们能够产生足够的稳定光粒子（称为光子），并用量子信息进行编码，从而扩大该技术的规模，从而实现所谓的“量子优势”：一种量子装置可以解决量子态的状态。比世界上功能最强大的超级计算机更快地完成计算任务。

一千万欧元的实验

尽管研究人员尚未进行实际的“量子优势”实验，但他们在《科学进展》上的文章证明，他们的芯片产生了量子力学资源，利用已经证明的技术可以用来实现“量子优势”。

为了达到这种状态，需要一个人可以控制大约50个量子位，即“量子位”，即量子物理学中相当于零位和传统计算机中使用的二进制位的“量子位”，其综合实验设置远远超出了大学本身的设置。财务手段。

来自丹麦哥本哈根的尼尔斯·波尔研究所的新发现背后的团队。

“执行一个同时控制50个光子的实际实验可能要花费我们一千万欧元，就像Google用超导量子位来做的那样。我们根本负担不起。但是，作为科学研究人员，我们可以做的是开发光子源，并证明其可用于实现“量子优势”。结果的主要作者助理教授Ravitej Uppu解释说。

“与此同时，我们将使用我们的光子源来开发新的和先进的量子模拟器，以解决可能用于开发新药物的复杂生物化学问题。因此，我们已经在准备该技术的下一步。在大学里，可以建立一种技术的基础并展示其可能性，而确定的技术升级则需要更大的投资。Peter Lodahl继续说道，我们将努力建立一个强大的欧洲学术和工业合作伙伴联盟，重点是构建具有“量子优势”的光子量子模拟器。

升级量子计算机的光明前景

在量子计算机的量子比特开发领域中，存在着各种各样的流派，具体取决于原子，电子或光子是从哪个“量子构件”开始的。每个平台都有其优缺点，并且仍然很难预测哪种技术会取得成功。

基于光的量子计算机的主要优点是，由于已经为电信行业开发了先进的光子芯片，因此该技术已经可以用于扩展到许多qubit。产生光子量子位的主要挑战是以足够高的质量进行光子量子位。这正是哥本哈根研究人员取得突破的地方。

“丹麦和欧洲在量子光学研究方面拥有悠久的传统，同时拥有强大的电信行业和基础设施。将这些优势结合到致力于光子量子计算机的大规模计划中，真是令人兴奋。成为从基本量子物理学一直扩展到新技术应用的过程的一部分，这真是太棒了。” Peter Lodahl说。

事实：

研究人员已经开发出一种能够产生数百个光粒子（光子）的纳米芯片，这些光粒子可以以量子信息的形式存储大量数据。该纳米芯片可以产生包含信息的光粒子，并且可以用作未来量子计算机中的硬件这项研究由丹麦国家研究基金会，欧洲研究理事会和丹麦科学，技术与创新局资助，并且是与丹麦大学合作进行的。德国波鸿。

参考：Ravitej Uppu，Freja T. Pedersen，王颖，Cecilie T. Olesen，Camille Papon，Xiaoyan Zhou，Leonardo Midolo，Sven Scholz，Andreas D.Wieck，Arne Ludwig和Peter Lodahl的“可伸缩集成单光子源” 2020年，科学进步。
10.1126 / sciadv.abc8268

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