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中国量子芯片又破世界纪录 实现最快量子逻辑门  

2013-02-05 13:12:04|  分类: 自然科学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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中新社合肥2月4日电 (记者 吴兰)记者4日从中国科技大学获悉,中科院量子信息重点实验室郭国平教授半导体量子芯片研究组及其合作者又破世界纪录,通过实验成功实现世界上最快速量子逻辑门操作,取得半导体量子芯片研究的重要突破。

众所周知,世界上第一台计算机埃尼亚克占地170平方米,功率达174千瓦,可是其运算速度还不如普通计算器。随着半导体产业的飞速发展,电子产品的尺寸越来越小,晶体管集成度越来越高,单个晶体管的尺度也越来越小,由尺寸效应等导致的量子效应也越来越明显。

据介绍,由摩尔定律推算,大概到2020年,每个晶体管将小到只有一个电子。此时单个电子的运动将满足微观世界中量子力学的物理规律。信息的这种量子化趋势将极大地影响未来信息处理中的编码方式、运算规律和读取方式等各个环节,甚至彻底改变目前半导体信息产业的格局。量子芯片将通过控制光子来进行运算。理论上,拥有100个光子的量子计算设备每秒钟的运算能力可高达1万亿次。

郭国平教授介绍,研究组从可大规模集成化的半导体单电子晶体管的设计制备出发,在砷化镓铝异质结中制备出一种集成了双路量子探测通道的栅型双量子点复合结构,并且通过调节加载在栅电极上电秒冲的高度和宽度,成功实现了世界上最快速的皮秒量级单比特超快普适电控量子逻辑门,比国际上公开报道的电控半导体逻辑门的运算速度提高近两个数量级,相关研究成果发表在最新一期权威学术期刊《自然通讯》上。

更快和更大规模的集成始终是芯片技术的核心梦想。郭国平教授说,更快的量子逻辑门操作,才有可能将量子计算从小规模的实验室演示推向真正的实用化。 未来的量子芯片能够在保持现有制造工艺不变的情况下将拥有更小的芯片体积和更快的运算速度。


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量子计算机的运算速度极快,这类计算机通常能够很快的解决那些现役超级计算机需要耗费很长时间才能完成的任务。

量子芯片的研究是为了使量子技术可以应用于日常生活中,如量子密码和更高性能的日常用量子计算机等。


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利用光量子芯片运算速度快,体积微小的特点,应用于纳米级机器人的制造,各种电子装置中,嵌入式技术中;卫星航天器、究极计算机研制、核能控制等大型设备中;中微子通信技术,量子通信技术、虚空间通信技术等信息传播领域中,以及未来先进军事高科技武器和新医疗技术等高精端科研领域。

当今世界科技是一个国家经济和军事发展的基础,有了光量子芯片,以此为跳板一步步崛起的中国必有傲视世界群雄之科技实力的一天。

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