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量子計(jì)算的“極寒”開(kāi)始“融化”了嗎?

這也不“高溫”!對(duì)不對(duì),對(duì)于我們常人來(lái)說(shuō),1.5K依舊是一個(gè)超出我們感知范圍、非常低溫的溫度。這點(diǎn)提升,又有什么用呢?足以讓“極寒”融化嗎?先說(shuō)答案:非常有用,“融不融化”容后再表。借用 Dzurak 的一句話就是:“人們?nèi)粘5臏囟雀拍詈茈y感受 0.1K 到 1.5K的提升,但在量子世界中,這意味我們正在走出極端!狈g一下,走出的極端有兩個(gè):一個(gè)是傳統(tǒng)量子計(jì)算系統(tǒng)對(duì)“極寒”環(huán)境的依賴,一個(gè)是在“極寒”環(huán)境下的量子計(jì)算系統(tǒng)難以與傳統(tǒng)半導(dǎo)體芯片系統(tǒng)進(jìn)行集成的制約。再翻譯一下,就是以后搞量子計(jì)算(特別是走半導(dǎo)體線路的)的不用再花數(shù)百萬(wàn)美元去弄那難搞的“稀釋制冷機(jī)”了,而且量子計(jì)算芯片也看到了利用現(xiàn)有的半導(dǎo)體電路工藝的希望。這像極了《西游·降魔篇》里的孫猴子解除了封印有沒(méi)有。

圖片截自電影《西游·降魔篇》

好評(píng)如潮這里補(bǔ)充一下剛才略去的研究人員是怎么“一頓操作猛如虎”升溫的。說(shuō)人話就是:實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算得讀取量子比特的信息吧,以前讀取的方式方法在“極寒”下沒(méi)毛病,稍微溫度升高一些就不行;研究人員于是想了個(gè)辦法,他們把兩個(gè)限制在一個(gè)特質(zhì)的“容器”中,利用兩個(gè)量子比特之間的某種特性(泡利自旋阻塞)來(lái)讀取量子比特的信息。在溫度稍高的環(huán)境下(1.5K)一試,還真行,F(xiàn)在我們基本說(shuō)清楚了“高溫量子”這個(gè)成果大概的情形。這個(gè)成果發(fā)出后,在圈內(nèi)也引起了很高關(guān)注。我們國(guó)內(nèi)唯一一支專注硅基自旋量子比特體系(與澳大利亞Dzurak團(tuán)隊(duì)類似)的研究團(tuán)隊(duì),是孵化自中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、由郭光燦院士和郭國(guó)平研究員發(fā)起創(chuàng)辦的“本源量子”團(tuán)隊(duì)。他們自然對(duì)這一成果非常關(guān)注,郭國(guó)平也絲毫不吝贊美之詞:“提高目前量子計(jì)算的工作溫度,同時(shí)兼容現(xiàn)有半導(dǎo)體工藝,是實(shí)用化量子計(jì)算研發(fā)的大趨勢(shì)。”“本源量子”量子測(cè)控總監(jiān)孔偉成也稱,這項(xiàng)成果的取得使得“能夠提供相應(yīng)制冷機(jī)的供應(yīng)商名單起碼翻了10倍,并且國(guó)內(nèi)就有,解除了壟斷和禁運(yùn)的風(fēng)險(xiǎn)”。只需要幾千美元、國(guó)內(nèi)就有的制冷機(jī),它不香嗎?在荷蘭團(tuán)隊(duì)的論文成果中,芯片巨頭英特爾也有參與。英特爾研究院量子硬件總監(jiān)Jim Clarke更是憧憬這一成果給量子計(jì)算機(jī)商用化帶來(lái)的想象空間。他說(shuō):“硅自旋量子位…,非常類似英特爾已制造超過(guò)50年之久的晶體管…,有望賦能商業(yè)規(guī)模級(jí)量子系統(tǒng)!鳖愃频脑u(píng)論還有:

“這是一項(xiàng)引人注目的工作”“硅量子計(jì)算又一突破”

“為實(shí)現(xiàn)各種本地量子位控制選項(xiàng)鋪平了道路”……但是……在這么多贊譽(yù)之后,我還想說(shuō)個(gè)“但是”。這項(xiàng)成果的確令人印象深刻,但是,在這項(xiàng)成果之后,我們是不是就可以期許量子計(jì)算機(jī)很快就有望實(shí)現(xiàn)了呢?

這個(gè)問(wèn)題的答案,其實(shí)不那么肯定。先說(shuō)一點(diǎn),這樣的成果由澳大利亞科學(xué)家取得,是因?yàn)榘拇罄麃喺娴脑诠杌ò雽?dǎo)體)量子計(jì)算方面投入時(shí)間夠長(zhǎng)、夠?qū)Wⅰ思乙呀?jīng)專注20年。南方科技大學(xué)量子科學(xué)與工程研究院副研究員賀煜說(shuō),今天,澳大利亞已經(jīng)成為國(guó)際上硅量子計(jì)算領(lǐng)先的一支力量。然而,實(shí)用化量子計(jì)算機(jī)的研制,無(wú)論在科學(xué)理論和工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)上,都還有非常非常多的難題待解,它不僅考驗(yàn)一支或者幾支團(tuán)隊(duì)在這個(gè)領(lǐng)域投入的韌性和定力,甚至還考驗(yàn)一個(gè)國(guó)家在量子計(jì)算機(jī)研發(fā)方面頂層設(shè)計(jì)上的智慧。實(shí)用或通用量子計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn),依然需要大量的投入,前路依然漫漫任重而道遠(yuǎn)。連Clarke都說(shuō):“新的進(jìn)步并沒(méi)有改變我們實(shí)現(xiàn)實(shí)用量子計(jì)算機(jī)的時(shí)間表!毕駱O了被解除封印的孫悟空,還要?dú)v經(jīng)九九八十一難,去西天求取正果。

套用一句,量子計(jì)算這只“孫猴子”,只是走出了山洞。圖截自電影《西游·降魔篇》

所以你說(shuō),量子計(jì)算的“極寒”開(kāi)始“融化”了嗎?

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