科學家們苦心孤詣,量子領域再進一大步,未來計算機將如何發展?

2020-12-04 愛到極致成陌生

1935年,Erwin Schrdinger研究了個奇怪的實驗,實驗中,把貓放進某個空間之中,空間裡還有化學物質、一個探測器和足夠致命的有毒物質。如果化學物質在空間中發生了衰變,探測器就會響起,機關將釋放出有毒的物質。其特別的地方在於,化學物質在兩種情況的交界處,那麼貓也理應處於生或死兩個情況的交界之中,所以,只有在觀察者觀察完畢之後,才能獲得某種單一狀態。

從1980年以來,研究人員已經是能夠利用各種方法在實驗室中通過實驗,從而實現量子態的疊加。Forschungszentrum J_lich的Tommaso Calarco解釋說:「CAT狀態非常的脆弱,即便是與環境最小的熱相互作用也會導致它們崩潰」。因此,在薛丁格貓態中實現的量子比特要比那些彼此獨立存在的量子比特少得多。」

在後一種狀態之中,研究人員可以控制50多個實驗室實驗,可量子比特並沒有顯示出薛丁格貓的特殊特性,與研究小組現在使用可編程量子模擬器創造的20個量子位形成對比,從而建立了新的記錄。

我們都知道,在傳統的電腦中經典位總是只有一個特定的值,0或1。因此,這些值只能逐位進行。但量子比特擁有多個狀態,能一步並行處理多個值,所以它的個數就顯得尤為重要,但你只用幾個量子比特不會走得很遠,若是存在有20個量子位元,那麼疊加態的個數就會超過百萬。這一推測將助力不遠未來電腦的革新浪潮,以後,一臺小型的量子計算機就可以完全取代現在世界上的各種超級計算機,但現在還是需要進一步的研究和發展,但我們可以盼望一下這個時代的到來。

言歸正傳,自2011年以來,14個量子比特的舊記錄就一直保持著,在科學家們的苦心孤詣下,現在看來已經是有了飛躍性的進展了。在他們的實驗中,單個原子(本例中是銣原子)被雷射束捕捉,並排放在一行中,另一束雷射激發原子,讓它們達到裡德伯狀態。

這個過程相當的複雜,需要花費大量的時間,以至於在測量之前,脆弱的貓狀態就被破壞了。Julius的團隊貢獻了他們在量子最優控制方面的專業知識來解決這個問題。通過以正確的速度巧妙地關閉和打開雷射器,在製備的過程中加快了速度,使得這一新紀錄成為可能。

「實際上我們膨脹了一些原子,使它們的原子殼與相鄰原子同時形成兩種相反的構型,即佔據了所有奇偶位的激發態,」崔建翠解釋道。「甚至會導致波函數重疊,就像薛丁格的貓一樣,我們能夠創造相反構型的疊加。」

他們在量子方面的進展獲得了中國一個研究小組的努力補充。使用超導量子電路,研究人員成功創造了18個量子比特,成為了這一實驗方法的新紀錄。這種史詩級的突破將會為以後該領域的發展提供良好的基礎,相信不久的將來科技的發展一定會超乎你的想像,處於日新月異的發展之中,各位讀者們是不是也期待著這一天的到來呢?

最後,各位讀者看完後有沒有什麼收穫想要和他人分享呢?歡迎在下方留言評論。

【聲明:未經許可禁止轉載到其他平臺網站,愛到極致成陌生原創,圖片源於網絡,如有侵權請聯繫作者】

相關焦點

  • 量子領域的「光碟」行動,將點燃計算機的新春天
    人類最期待的科技發展隨著5G網絡、信息爆炸、雲存儲等等,多個有關通訊、網際網路、計算機關乎人類未來的多個尖端領域新名詞交集在一起的時候,人們開始有更多的憧憬。但事實上,在這三大尖端領域中,突破傳統計算機系統的天花板,面對海量信息處理時,依舊能從容應對,量子計算機系統及其優越的算法,似乎有天然的優勢。
  • 中國量子計算機獲得重大突破,對未來發展有什麼作用?
    量子科技是20世紀最新興起的一項科技之一,也是難度最大的科技,科學家們表示,研究量子科技可以幫助我們更好地理解世界的本質。此前就有一些理論在報導,在唯物主義的世界觀中,世界是由物質構成的,但自從量子科技誕生以來,這一理論可能會被推翻,將哲學帶向一個新的天地。
  • 量子計算機如何重塑人類未來
    這篇熱度極高的論文的主題是量子計算,它是一份介紹谷歌量子計算機Sycamore強大計算能力的研究報告。谷歌量子人工智慧實驗室的科學家在該報告中稱,Sycamore僅花200秒完成的計算工作量,世界上最強大的傳統計算機需要1萬年才能完成。雖然IBM的科學家後來通過算法改進發現不是1萬年,而是2.5天,但這個結果對量子領域的科學家而言依然意義重大,它非常直觀地展現了「量子優越性」。
  • 量子領域重大突破:潘建偉團隊將力壓谷歌,量子計算機將出世
    近日有新消息表示,我國的量子領域有了新的突破,潘建偉院士的團隊在學術交流會上表示,在年內這個備受矚目的團隊將實現60比特量子計算,這也就意味著谷歌的53比特量子計算水平已經成為過去,潘建偉團隊將做到突破。
  • 量子計算正從"玩具"變成"工具"未來如何發展?
    30多年前,在科學家們對量子疊加、量子糾纏等量子力學基本問題的研究過程中,精細的量子調控技術逐漸發展起來,使得人類從對量子規律的被動觀測跨越到對量子狀態的主動精確操縱,由此我們現在所說的「量子科技」便誕生了。  量子科技是融合量子調控和信息技術而產生的新興學科。在這一領域,我國已經取得了一系列重要科學問題和關鍵核心技術突破,並在部分方向實現國際領先。
  • 金華籍科學家潘建偉 量子領域再
    11月19日下午,中國科學技術大學傳來好消息,該校潘建偉、苑震生等科學家團隊與德國海德堡大學、義大利特倫託大學合作,在超冷原子量子計算和模擬研究中取得重要突破:開發了一種專用的量子計算機——71個格點的超冷原子光晶格量子模擬器,對量子電動力學方程施溫格模型進行了成功模擬,通過操控束縛在其中的超冷原子
  • 潘建偉:量子計算正從玩具變成工具 未來如何發展?
    30多年前,在科學家們對量子疊加、量子糾纏等量子力學基本問題的研究過程中,精細的量子調控技術逐漸發展起來,使得人類從對量子規律的被動觀測跨越到對量子狀態的主動精確操縱,由此我們現在所說的「量子科技」便誕生了。 量子科技是融合量子調控和信息技術而產生的新興學科。
  • 量子計算正從玩具變成工具 未來如何發展?
    30多年前,在科學家們對量子疊加、量子糾纏等量子力學基本問題的研究過程中,精細的量子調控技術逐漸發展起來,使得人類從對量子規律的被動觀測跨越到對量子狀態的主動精確操縱,由此我們現在所說的「量子科技」便誕生了。量子科技是融合量子調控和信息技術而產生的新興學科。在這一領域,我國已經取得了一系列重要科學問題和關鍵核心技術突破,並在部分方向實現國際領先。
  • 量子速報:量子科技實用化未來可期;芬蘭將建第一臺量子計算機
    啟科量子專注於量子通信設備製造與量子計算機全棧式開發 導語:近年來,以量子計算、量子通信和量子測量為代表的量子信息技術的研究與應用在全球範圍內加速發展,世界上主要國家均對量子信息技術給予厚望,制定了雄心勃勃的發展計劃,搶佔新一輪科技革命的戰略高地。
  • 量子計算機:遠超電子計算機的能力,未來雲服務的計算解決方案
    與此同時,各個領域的科學家們也正在合作,嘗試著利用量子世界中的一些特點建造出能力遠超電子計算機的量子計算機。人類對於量子計算的研究起步較晚,想要取得任何進展更是不易,需要在多個領域之間相互配合進行系統工程研究,但量子計算目前所展現的潛力已經使這個領域的研究成為人類科技發展的焦點之一。為什麼全世界都在研究量子計算?
  • 量子計算機誕生,再連接光量子通信網絡,就能實現量子網際網路啦!
    挑戰一:可擴展性 量子計算機是由單個量子比特為基礎建造,這些量子比特類似於傳統計算機中使用的二進位比特。但是,量子比特需要保持非常脆弱的量子態,而不是二進位比特的0或1個二進位態。不只是0或1,量子比特還可以處於一種稱為疊加的狀態,在某種程度上,它們同時處於0和1的狀態。
  • 量子計算機誕生,再連接光量子通信網絡,就能實現量子網際網路啦
    研究團隊正在努力研製一種64量子比特的設備,並希望在未來三年內推出,然後是一個100量子比特的設備,作為國家資助研究計劃的一部分,再過五年,或將最終能實現在單個晶片上集成多達1000個量子比特的量子計算機。挑戰二:穩定性量子計算機面臨的另一個主要挑戰是:如何處理量子比特對溫度波動和噪音等的影響。
  • 「九章」問世,量子計算機將深刻影響未來
    12月4日,中國科學技術大學宣布該校潘建偉等人成功構建76個光子的量子計算原型機「九章」,求解數學算法高斯玻色取樣只需200秒,而目前世界最快的超級計算機要用6億年。這一突破使我國成為全球第二個實現「量子優越性」的國家。「九章」的命名旨在紀念中國古代最早的數學專著《九章算術》。
  • 金華籍科學家潘建偉量子領域再獲重大突破
    在71個格點的超冷原子量子模擬器中成功求解施溫格方程| 金華籍科學家潘建偉量子領域再獲重大突破 在71個格點的超冷原子量子模擬器中成功求解施溫格方程
  • 照亮未來的離子阱量子計算機
    近年來,量子計算發展突飛猛進,已經成為新一輪科技革命和產業變革的前沿領域。無論是學術界、產業界還是政府,全世界諸多國家都已經認識到量子計算對新一輪科技革命和產業發展的重要意義,並投入了眾多資源來推動這一領域的發展。目前國際上實現量子計算的主流路徑有多個,包括超導量子計算、半導體量子計算、離子阱量子計算、原子量子計算、核自旋量子計算和拓撲量子計算等等。
  • 照亮未來的離子阱量子計算機
    近年來,量子計算發展突飛猛進,已經成為新一輪科技革命和產業變革的前沿領域。無論是學術界、產業界還是政府,全世界諸多國家都已經認識到量子計算對新一輪科技革命和產業發展的重要意義,並投入了眾多資源來推動這一領域的發展。目前國際上實現量子計算的主流路徑有多個,包括超導量子計算、半導體量子計算、離子阱量子計算、原子量子計算、核自旋量子計算和拓撲量子計算等等。
  • 我國科學家們最近發布的「九章」量子計算機,未來會有什麼影響?
    首先恭喜我們的科學家潘建偉、陸朝陽等,他們最新研發的76個光子構建的量子計算原型機「九章「,打破了谷歌先前發布的53個量子計算機的世界記錄。量子計算,必然帶來雲服務、區塊鏈技術以及無線通信的重大突破!2019年10月,谷歌團隊開發的 「懸鈴木」(sycamore)晶片採用超導量子計算,產生53個量子比特,號稱能用200秒完成經典超級計算機大約一萬年才能完成的計算。而「九章」的理論算力達到了「懸鈴木」的一百億倍,第一次完美地完成了「高斯玻色採樣」問題,達到了現有超級計算級一億年都達不到的水平。
  • 我國量子計算機領域創造多個世界紀錄,美國將發布最強量子計算機
    前不久,美國的霍尼韋爾宣布在量子計算領域取得突破,將在未來三個月內發布全球最強大的量子計算機,挑戰谷歌的「量子霸權」!很多人之前可能沒怎麼聽說過霍尼韋爾,在中國新型冠狀病毒爆發期間,很多中國人對霍尼韋爾的第一印象就是「口罩製造商」。
  • 科學家預測量子跳躍,將使量子計算機成為可能
    但是在一項新發表的研究中,耶魯大學科學家團隊基本上摧毀了實驗中心的前提 - 開創性的工作最終可以讓研究人員開發出有用的量子計算機。薛丁格的貓可能是從未生活過的最著名的貓科動物。或者從未死過。在理想實驗中,將貓與一小塊放射性物質密封在一個盒子中,放射性物質在一小時內可能會或可能不會有一個原子衰變 - 這兩種可能性同樣可能。如果原子衰變,盒子裡還裝有一個裝有毒藥的燒瓶。這種曲折的思想實驗與量子物理學的關係在於這種不確定性:在一小時內的任何時候都無法知道貓是活著還是死了。
  • 美國將建造「量子計算機」,其性能遠超各國
    據報導,在近期發表在美國《科學》雜誌網站上的一篇報導,美國的IBM公司,在上面公布了未來量子計算機領域發展的最新規劃路線圖,表示在2023年計算建造一臺可以包含1000個量子比特的量子計算機,如果可以實現,那麼將持續保持世界領先水平。