色哟哟视频在线观看-色哟哟视频在线-色哟哟欧美15最新在线-色哟哟免费在线观看-国产l精品国产亚洲区在线观看-国产l精品国产亚洲区久久

0
  • 聊天消息
  • 系統消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發帖/加入社區
會員中心
創作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內不再提示

模擬量子計算的實力前景

ExMh_zhishexues ? 來源:未知 ? 作者:李倩 ? 2018-05-16 14:54 ? 次閱讀

簡 介

5月11日Science子刊Science Advances以“Experimental Two-dimensional Quantum Walk on a Photonic Chip”為題發表了上海交通大學金賢敏研究團隊最新研究成果,報道了世界最大規模的三維集成光量子芯片,并演示了首個真正空間二維的隨機行走量子計算。同時這也是國內首個自主實現的光量子計算芯片。這項研究進展對于推進模擬量子計算機研究、實現“量子霸權”具有重大意義。

近年來,關于通用量子計算機的新聞屢見于報端,IBM、谷歌、英特爾公司爭相宣告實現了更高的量子比特數紀錄。但是業界共識是即使做出幾十甚至更多量子比特數,如果沒有做到全互連、精度不夠并且無法進行糾錯,通用量子計算仍然無法實現。與之相比,模擬量子計算可以直接構建量子系統,不需要像通用量子計算那樣依賴復雜量子糾錯。一旦能夠制備和控制的量子物理系統達到全新尺度,將可直接用于探索新物理和在特定問題上推進遠超經典計算機的絕對計算能力。

模擬量子計算的實力前景

模擬量子計算(analog quantum computing),相對于通用量子計算,有更平易近人的物理實現方式,而且對于玻色采樣、搜索、哈密頓量學習、化學模擬等問題上有明顯的天然對應方式和加速優勢,因此是目前量子信息發展的另一個不可或缺、至關重要的領域。谷歌公司于2017年推出的量子軟件OpenFermion便是專攻模擬量子計算。

作為模擬量子計算的一個強有力的工具,二維空間中的量子行走,能夠將特定計算任務對應到量子演化空間中的相互耦合系數矩陣中,當量子演化體系能夠制備得足夠大并且能靈活設計結構時,可以用來實現工程、金融、生物醫藥等各領域中的各種搜索、優化問題,展現出遠優于經典計算機的表現,具有廣泛的應用前景。

但是,想要將量子行走真正運用于模擬量子計算來展現量子算法優越性,務必滿足兩點:足夠多的行走路徑,及可根據算法需求自由設計的演化空間。以往的量子行走實驗受限于所能制備的物理體系的尺寸限制,只能做出幾小步演化的原理性演示,且從來不能在真正的空間二維體系中自由演化,遠不足以用于模擬量子計算實驗。

金賢敏研究組通過飛秒激光直寫技術制備集成化三維波導芯片,以波導走向代表連續演化時間,端面形成49×49個節點(即總共2401個節點)的超大演化空間,這樣即使是單光子注入,也能實現數以千記的量子行走路徑,實驗中量子達到至少一百多個行走步徑,突破了量子行走實驗紀錄;同時在演化過程中,光量子在波導之間的耦合強弱也可通過設計波導間距來精確調控。甚至精準波導彎曲、定量引入損耗及等調控技術也在穩步發展中。不斷純熟的集成化波導芯片技術使得量子行走向實際模擬量子計算應用大步靠近。

研究組通過制備PPKTP高亮度單光子源及發展高分辨率ICCD單光子成像技術,觀察了光量子的二維行走模式。實驗驗證量子行走不論在一維還是二維演化空間中,都具有區別于經典隨機行走的彈道式傳輸特性(ballistic transport)。這種加速傳輸正是支持量子行走能夠在許多算法中超越經典計算機的基礎。理論曾指出瞬態網絡特性(transient network)只在大于一維的量子行走中才實現,而以往準二維量子行走實驗由于受限的量子演化空間,無法觀測網絡傳播特征。該研究首次在實驗中觀測了瞬態網絡特性,進一步驗證了所實現的量子行走的二維特征。

圖:單光子的二維量子行走演化結果

從左至右:量子行走演化時間逐漸增大

超大規模光量子計算芯片來之不易

金賢敏團隊通過飛秒激光直寫技術制備出包含數千節點的三維光量子計算芯片,正是這種超大規模光量子計算芯片使得真正空間二維自由演化的量子行走得以在實驗中首次實現,并促進未來更多量子算法的實現。

圖示芯片中的二十組光子陣列里,每組都包含了2401根波導

而這些超大規模光量子計算芯片,得來實屬不易。早在2014年,金賢敏放棄獲得英國永居機會,從牛津大學毅然回到上海交通大學從零開始組建量子信息實驗室時,就把目標放準了光子芯片的研究方向,從搭建實驗室飛秒激光直寫平臺到不斷摸索直寫參數,前后花了三年時間,才對每個參數對于波導各項性能的影響以及如何寫出需求中的波導性能游刃有余。同時花費兩年半時間搭建高亮度單光子源和發展高精度的單光子成像技術,這才使得一個個光子在芯片里二維空間量子行走的演化模式首次觀測出來。

其實,芯片化集成化已經成為量子信息技術真正邁向實用化的研究熱點和戰略性方向,在歐洲尤其是英國,已經提前布局并連續獲得突破。英國布里斯托大學Jeremy O'Brien團隊和牛津大學Ian Walmsley團隊是國際上最早開展集成化量子信息技術研究。2014年英國財政部宣布5年資助2.7億英鎊支持四個研究團隊開展量子芯片的技術研究,其中Ian Walmsley領銜的基于光量子集成芯片構架網絡化量子信息技術[Networked Quantum Information Technology (NQIT)])獲得支持。此外,歐洲為了在量子信息技術集成化研究領域上取得領先地位,歐盟支持把飛秒激光直寫與量子信息應用相結合的科學基礎研究和技術基礎研究,按照側重不同設立多個重大研究項目,包括QuChip、3DQUEST和PICQUE等,對歐洲多個研究群體進行重點資助。

目前國際上基于光子芯片做量子計算研究有三個主要團隊,一是以牛津大學、布里斯托大學(Bristol University)為主的英國量子中心Quantum Hub,二是意大利米蘭理工大學團隊,三是德國光學名校耶拿大學與以色列理工大學的德國以色列合作團隊。雖然這些團隊形成時間更早,經過努力,上海交大的金賢敏團隊仍獲得以下優勢:

首先英國團隊和意大利團隊制備光波導芯片的尺寸非常有限,通常為一維陣列且波導數目不超過50,德國以色列團隊能制備二維陣列,然而波導數目也不超過100,而金賢敏使用飛秒激光直寫技術,通過幾年的參數摸索經驗積累,可以制備每個陣列的波導數目可以高達2500且性能穩定的超大規模二維陣列。2017在牛津大學交流報告時,對方看到金賢敏團隊所展示的超大波導陣列上的量子光學實驗圖片,非常驚嘆,給出很高的評價。

金賢敏團隊另一優勢在于制備芯片的高效性。英國團隊和意大利團隊使用芯片需要多方協調:英國芯片由南安普頓大學加工,而送到牛津大學等其他大學使用,意大利芯片制備方和使用方分別在羅馬和米蘭,往往從提交任務到收到芯片需要數月。而金賢敏團隊自主制備光子芯片,不到一天的時間內就能制備總計上萬根波導的許多組陣列,科研上可以很快得到反饋。

第三個優勢在于研究量子信息的專業性。德國以色列團隊雖然早在2008年就開始制備光學芯片,但將其用于光學和傳統物理的研究,團隊沒有量子研究的基礎。金賢敏在創立團隊之前已有十幾年量子信息的研究經歷,從初建團隊就是專注于光學集成芯片在量子信息領域的應用,成為國際少有的能夠同時自主制備二維光子芯片和開展量子信息研究的獨立型團隊。

另辟蹊徑開發更加高效量子計算資源

在過去20年里,想要增加量子態演化維度,往往通過增加光子數的方式,這需要克服非常嚴峻的挑戰:每個光子的效率都是有限的,而全部光子的效率相乘,乘積則會變得更小,而且整個實驗臺包括各種大大小小的透鏡波片,牽一發則動全身,想要得到有效的結果,實驗操作難度可想而之。

而金賢敏團隊在掌握了傳統的多光子技術的同時,開發了空間二維的維度來增加絕對計算能力。這項最大規模的空間二維量子行走實驗演示,就不是通過傳統的增加光子數的方式,而是通過增加量子演化系統的物理維度和復雜度來提升量子態空間尺度。基于三維光學集成芯片的空間二維量子行走,耦合效率高,而且由于復雜空間演化結構都集成在芯片內,不需要調節多光子實驗中大量的透鏡波片,因而實驗臺更加小巧便捷,操作也更加穩定。

這種另辟蹊徑蹊徑開發更加可行資源的方法,對于未來量子模擬計算的研究帶來很大的啟示。

量子信息時代中國科研工作者的使命

量子信息已經經歷廣泛原理性驗證,正走出實驗室,走向實用化,量子信息芯片化集成至關重要。上海交通大學團隊將不斷致力于量子信息技術芯片化和集成化研究,通過飛秒激光直寫技術構建尺度和復雜度上都達到全新水平的光量子系統,推動新物理的探索和大規模光量子模擬計算機的研究。

金賢敏表示,在20世紀40-70年代計算機技術初步發展時期,基本上只有歐美數國活躍的身影;在量子計算這新一輪科技浪潮中,中國正以積極主動、昂然向上的姿態參與到國際競爭合作中,中國不只在”墨子號”量子通信方面大揚國威,也在光子玻色采樣機、超導量子計算機、量子云等方面層層突圍,現在又在集成光學量子計算芯片和模擬量子計算方面引領新的國際前沿。中國學者不斷取得科學突破,后盾是中國國力的強大,和對國家科學技術的高度重視和大力支持。作為當代的中國科學工作者,深感幸運亦倍受激勵!

本項研究以“Experimental Two-dimensional Quantum Walk on a Photonic Chip”為題在Science Advances(《科學進展》) (Sci.Adv., eaat3174, 2018) 上發表,通訊作者為金賢敏特別研究員,第一作者為助理研究員唐豪博士,其他作者還包括林曉峰博士和博士生馮振、高俊等。本項目受到國家重點研發計劃(2017YFA0303700),國家自然科學基金(61734005、11761141014、11690033及11374211),上海市教育委員會創新項目 (14ZZ020), 上海科委(15QA1402200), 國防科技大學高性能計算國家重點實驗室(201511-01)、青年千人計劃以及上海交大致遠學院的大力支持。

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
  • 芯片技術
    +關注

    關注

    1

    文章

    159

    瀏覽量

    17523
  • 量子計算
    +關注

    關注

    4

    文章

    1099

    瀏覽量

    34945

原文標題:中國缺芯? 上交大團隊實現世界最大規模光量子計算芯片

文章出處:【微信號:zhishexueshuquan,微信公眾號:知社學術圈】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

收藏 人收藏

    評論

    相關推薦

    玻色量子完成數億元A輪融資,加速量子計算發展

    近日,量子計算領域的創新企業北京玻色量子科技有限公司成功完成了數億元的A輪融資。這是玻色量子自成立三年多以來,累計完成的第五輪融資,彰顯了資本市場對其技術
    的頭像 發表于 10-16 16:45 ?435次閱讀

    plc模擬量計算與優勢

    模擬量是指那些連續變化的物理量,它們可以在一定范圍內取任意值。這些物理量包括但不限于電壓、電流、壓力、溫度、速度和流量等。在PLC系統中,模擬量需要通過傳感器將其轉換為電信號,然后再通過模擬量輸入
    的頭像 發表于 09-16 10:16 ?425次閱讀

    郭光燦院士:邁出中國量子計算“軟實力”第一步

    ,是中國量子計算“軟實力”邁出的第一步。量子計算是國際前沿科技,也是中國未來產業之一。當前,中國量子
    的頭像 發表于 09-12 08:07 ?236次閱讀
    郭光燦院士:邁出中國<b class='flag-5'>量子</b><b class='flag-5'>計算</b>“軟<b class='flag-5'>實力</b>”第一步

    中國首個量子計算專項智庫成立

    9月11日,記者從安徽省量子計算工程研究中心獲悉,中國首個量子計算專項智庫“量子計算觀察”正式成
    的頭像 發表于 09-12 08:07 ?246次閱讀
    中國首個<b class='flag-5'>量子</b><b class='flag-5'>計算</b>專項智庫成立

    【《計算》閱讀體驗】量子計算

    經典計算機的能力。 量子計算的重要性在于三點。首先,量子計算對強丘奇-圖靈論題提出了明確挑戰。強丘奇-圖靈論題斷言,任何可物理實現的
    發表于 07-13 22:15

    中國科學技術大學科研團隊取得量子計算研究新進展

    教授潘建偉院士介紹,該成果是量子模擬技術的重要突破,將很快用于模擬量子系統,推動量子物理研究和量子計算的發展。 相關研究成果發表于《科學》,
    的頭像 發表于 05-08 16:40 ?712次閱讀

    NVIDIA 推出云量子計算模擬微服務

    NVIDIA 量子模擬平臺將通過各大云提供商提供,幫助科學家推進量子計算和算法研究 NVIDIA 的量子仿真平臺幫助科學家推進量子
    發表于 03-19 11:27 ?440次閱讀
    NVIDIA 推出云<b class='flag-5'>量子</b><b class='flag-5'>計算</b>機<b class='flag-5'>模擬</b>微服務

    量子計算機重構未來 | 閱讀體驗】 跟我一起漫步量子計算

    的未來。首先,量子計算機在藥物研發領域具有顛覆性的潛力。通過模擬分子的復雜相互作用,量子計算機可以加速新藥的研發過程,這不僅可以更快地找到治
    發表于 03-13 19:28

    量子

    機可以模擬原子和分子之間的相互作用,幫助科學家設計新材料、藥物,甚至加速新材料的發現過程。這將有助于推動科學研究的進展,加快新技術的開發。 總的來說,量子計算機的夢想是通過利用量子力學
    發表于 03-13 18:18

    量子計算機重構未來 | 閱讀體驗】+ 了解量子疊加原理

    作為零基礎初學級的量子小白,對神秘詭異的量子世界充滿了好奇。說起量子計算機,我有許多問號,量子計算
    發表于 03-13 17:19

    量子計算機重構未來 | 閱讀體驗】+量子計算機的原理究竟是什么以及有哪些應用

    本書內容從目錄可以看出本書主要是兩部分內容,一部分介紹量子計算機原理,一部分介紹其應用。 其實個人也是抱著對這兩個問題的興趣來看的。 究竟什么是量子計算機相信很多讀者都是抱著
    發表于 03-11 12:50

    量子計算機重構未來 | 閱讀體驗】+ 初識量子計算

    欣喜收到《量子計算機——重構未來》一書,感謝電子發燒友論壇提供了一個讓我了解量子計算機的機會! 自己對電子計算機有點了解,但對
    發表于 03-05 17:37

    量子計算機的未來

    了解量子計算機對于工業生產和產品研發的使用
    發表于 02-01 15:30

    量子計算機 未來希望

    自己從事語音識別產品設計開發,而量子技術和量子計算機必將在自然語言處理方面實現重大突破,想通過此書學習量子計算技術,儲備知識,謝謝!
    發表于 02-01 12:51

    量子計算,未來已來

    量子計算,神奇神秘,多多學習,與時俱進!
    發表于 02-01 09:05
    主站蜘蛛池模板: 亚洲精品在线网址| 把腿张开老子CAO烂你动态图| av色天堂2018在线观看| 免费无码又爽又黄又刺激网站| 少爷被多个暗卫肉高h| 成人AV精品视频| 亚欧日韩毛片在线看免费网站| 大胆国模一区二区三区伊人 | 99久久久国产精品免费调教| 欧美成ee人免费视频| 国产精品女上位在线观看| 日韩人妻精品久久日 | 日本护士在线观看| 国产精品视频国产永久视频| 日日噜噜大屁股熟妇| 百性阁综合社区| 亚洲AV精品无码成人| 国产亚洲中文字幕视频| 799是什么意思网络用语| 日本中文一区| 久久久久久久久女黄| 夜夜躁婷婷AV蜜桃视频| 伦理片qvod| 国产在线精品国自产拍影院午夜 | 精品夜夜澡人妻无码AV| 99手机在线视频| 日本吃孕妇奶水免费观看| 精品丰满人妻无套内射| wwwav在线| 伊人大香人妻在线播放| 谁有成人网站地址| 男人和女人一起愁愁愁很痛| 国产一区二区在线免费观看| 成人国内精品久久久久影院| 最新高清无码专区| 中文字幕亚洲乱码熟女在线| 一个人看www| 云南14学生真实初次破初视频| 日本妈妈xxxx| 精品免费久久久久久成人影院| 99re精品视频在线播放视频|