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量子计算的“极寒”开始“融化”了吗?

2020-04-21 16:38
本来科技
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这也不“高温”啊!对不对,对于我们常人来说,1.5K依旧是一个超出我们感知范围、非常低温的温度。这点提升,又有什么用呢?足以让“极寒”融化吗?先说答案:非常有用,“融不融化”容后再表。借用 Dzurak 的一句话就是:“人们日常的温度概念很难感受 0.1K 到 1.5K的提升,但在量子世界中,这意味我们正在走出极端。”翻译一下,走出的极端有两个:一个是传统量子计算系统对“极寒”环境的依赖,一个是在“极寒”环境下的量子计算系统难以与传统半导体芯片系统进行集成的制约。再翻译一下,就是以后搞量子计算(特别是走半导体线路的)的不用再花数百万美元去弄那难搞的“稀释制冷机”了,而且量子计算芯片也看到了利用现有的半导体电路工艺的希望。这像极了《西游·降魔篇》里的孙猴子解除了封印有没有。

图片截自电影《西游·降魔篇》

好评如潮这里补充一下刚才略去的研究人员是怎么“一顿操作猛如虎”升温的。说人话就是:实现量子计算得读取量子比特的信息吧,以前读取的方式方法在“极寒”下没毛病,稍微温度升高一些就不行;研究人员于是想了个办法,他们把两个限制在一个特质的“容器”中,利用两个量子比特之间的某种特性(泡利自旋阻塞)来读取量子比特的信息。在温度稍高的环境下(1.5K)一试,还真行。现在我们基本说清楚了“高温量子”这个成果大概的情形。这个成果发出后,在圈内也引起了很高关注。我们国内唯一一支专注硅基自旋量子比特体系(与澳大利亚Dzurak团队类似)的研究团队,是孵化自中国科学技术大学、由郭光灿院士和郭国平研究员发起创办的“本源量子”团队。他们自然对这一成果非常关注,郭国平也丝毫不吝赞美之词:“提高目前量子计算的工作温度,同时兼容现有半导体工艺,是实用化量子计算研发的大趋势。”“本源量子”量子测控总监孔伟成也称,这项成果的取得使得“能够提供相应制冷机的供应商名单起码翻了10倍,并且国内就有,解除了垄断和禁运的风险”。只需要几千美元、国内就有的制冷机,它不香吗?在荷兰团队的论文成果中,芯片巨头英特尔也有参与。英特尔研究院量子硬件总监Jim Clarke更是憧憬这一成果给量子计算机商用化带来的想象空间。他说:“硅自旋量子位…,非常类似英特尔已制造超过50年之久的晶体管…,有望赋能商业规模级量子系统。”类似的评论还有:

“这是一项引人注目的工作”“硅量子计算又一突破”

“为实现各种本地量子位控制选项铺平了道路”……但是……在这么多赞誉之后,我还想说个“但是”。这项成果的确令人印象深刻,但是,在这项成果之后,我们是不是就可以期许量子计算机很快就有望实现了呢?

这个问题的答案,其实不那么肯定。先说一点,这样的成果由澳大利亚科学家取得,是因为澳大利亚真的在硅基(半导体)量子计算方面投入时间够长、够专注——人家已经专注20年。南方科技大学量子科学与工程研究院副研究员贺煜说,今天,澳大利亚已经成为国际上硅量子计算领先的一支力量。然而,实用化量子计算机的研制,无论在科学理论和工程技术实现上,都还有非常非常多的难题待解,它不仅考验一支或者几支团队在这个领域投入的韧性和定力,甚至还考验一个国家在量子计算机研发方面顶层设计上的智慧。实用或通用量子计算机的实现,依然需要大量的投入,前路依然漫漫任重而道远。连Clarke都说:“新的进步并没有改变我们实现实用量子计算机的时间表。”像极了被解除封印的孙悟空,还要历经九九八十一难,去西天求取正果。

套用一句,量子计算这只“孙猴子”,只是走出了山洞。图截自电影《西游·降魔篇》

所以你说,量子计算的“极寒”开始“融化”了吗?

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