中国科学家在量子纠缠研究上有新突破，是迈向可扩展量子计算的一步

dootbear

南华早报：中国科学家在量子纠缠研究上有新突破，是迈向可扩展量子计算的一步

中国科学家表示，他们通过在激光陷阱中实现多个超冷原子（multiple ultracold atoms）的纠缠，在开发实用的量子计算机处理器的道路上取得了突破。

虽然之前的研究只能一次纠缠两个原子，但该团队开发了新的实验设备和方法，分别在二维块和一维链中连接了8个和10个原子，这是准备和操纵大规模原子纠缠的关键一步。

中国科学技术大学（USTC）的科学家潘建伟（音译：Pan Jianwei）及其来自清华大学和复旦大学的同事们，在上个月发表在同行评审的《物理评论快报》杂志上的论文中写道，该研究提供了“朝可扩展量子计算和模拟迈进的新平台”。

量子纠缠（Quantum entanglement）是量子力学世界中一个奇异的现象，其中两个或多个粒子被连接起来，并且无论它们在空间中相距多远，总是共享一个统一的量子态。

这是量子算法中的关键因素，可以帮助开发更快、更强大的计算机。

例如，一个拥有10个量子比特（或量子位，quantum bits, or qubits）的量子计算机所代表的内存量等同于传统计算机的2^10 比特，并且其计算能力随纠缠粒子数量的增加而呈指数增长。

科学家一直在使用一种被称为光学点阵的设备，这是用于像在纸盒中一样捕获原子的激光束网，作为量子计算机的有前景的平台。

然而，他们在一个关键步骤中遇到了困难——如何一次纠缠多于两个的原子以实现可扩展性。

中科大的潘建伟团队自2010年以来，一直在研究基于光学点阵的超冷原子系统，并且在之前的实验中已经实现了超过1000对铷原子（rubidium atoms）的纠缠。

然而，他们的工作缺乏对单个原子量子比特的精确控制，以及确认多原子纠缠态的有效方法。

根据该论文，为了新的研究，被称为中国的“量子之父”的潘建伟和他的同事们开发了多种新的仪器和技术，包括所谓的光学超点阵（optical superlattice）、量子气体显微镜（quantum gas microscope）和三个数字微镜设备，以单原子分辨率创建和验证多原子的纠缠。

使用大约100个超冷的铷原子，他们能够以超过95%的保真度和超过两秒的寿命制作纠缠对。

然后，他们将纠缠对连接成一维的10原子链和二维的8原子板块，并观察以确保每个组中的所有原子都同时被纠缠。

研究人员说，他们的实验显示了生成多部分纠缠态的路线图中的基本要素，以及纠缠团体的“构建模块”为更大规模、实用的量子计算开辟了途径。









来源：

https://www.scmp.com/news/china/science/article/3233878/chinese-scientists-say-physics-breakthrough-step-towards-scalable-quantum-computation?utm_medium=Social&utm_source=Twitter#Echobox=1694333941

Ling Xin

Published: 4:00pm, 10 Sep, 2023

swallow7

啥时候弄个量子芯片出来，进行降维打击

zhuzhu007

swallow7 发表于 2023-9-12 07:14
啥时候弄个量子芯片出来，进行降维打击

确实，听起来很高大上，虽然我不是很理解量子计算机到底强在哪里

idlepoison

嗯 密码马上就毫无意义了

dootbear

zhuzhu007 发表于 2023-9-12 07:18
确实，听起来很高大上，虽然我不是很理解量子计算机到底强在哪里

量子计算机作为一个概念，最早是在 80 年代由 Richard Feynman 和 Yuri Manin 提出的。

1998年，洛斯阿拉莫斯国家实验室的Isaac Chuang、麻省理工学院的Neil Gershenfeld和加州大学的Mark Kubinec建造了第一台量子计算机（2-qubit）。

2017 年，IBM 宣布推出世界上第一台商用量子计算机。

谷歌也在不断地研发量子计算机。

量子计算机加速的根源在于量子叠加态的存在，比如Shor算法分解一个质因数，经典计算机需要处理上百年，用量子计算机大约只需一天。

dootbear

普通计算机的单元格都是二进制的，简单来说不是1就是0，而量子计算机的原理就是量子在绝对零度下实现量子纠缠，量子计算机的单元格就可以容下1和0，所以量子计算机是每加一个单元格就等于增加一个二的乘方，而普通超级计算机需要更多的单元格才能有量子计算机的速度。

迄今为止，可想而知2的16次方有多么的恐怖，什么概念呢，就是现今最发达超级电脑需要一万年才能破解的密码，而量子计算机仅需200s，量子计算机的出现就是世界虚拟化的开端。

landtadie

dootbear 发表于 2023-9-12 07:27
普通计算机的单元格都是二进制的，简单来说不是1就是0，而量子计算机的原理就是量子在绝对零度下实现量子纠 ...

200s * 2^16 = 大约157天

spb

当年爱因斯坦都没有搞定。

michelx

早被同行人戳穿就是个骗经费的巨骗

sanowau

spb 发表于 2023-9-12 07:56
当年爱因斯坦都没有搞定。

经典名言：上帝不扔骰子

pzh

看到Shor算法可以分解一个质因数，第一个想到的作用是可以挖矿。比特币源源不断

时光荏苒

看到这个姓潘就感觉又是骗钱的，八九不离十。

ulycn

太高深了，看不懂了

Lennyant

版主真的是学识渊博

jz1215

这时候是快要突破空间了吧？到时候发现新的空间，就有意思了。

fenolee

上书房行走 发表于 2023-9-12 09:16
这傻逼在量子密码上骗钱就没个头。现在理论搞不了什么噱头了，就转而研究实验仪器了。

而且明白这傻逼在研 ...

潘是个大忽悠没错，但是架不住他能拉到钱，烧钱拉人头普遍撒网，各种领域都有枣没枣打一杆，保不齐哪天就出一个单项的突破，可以用来要更多的钱

jayky

这是一条非常周一的新闻，标志着上一个愉快的周末远去，下一个愉快的周末还很远。它们痛苦啊

bats

landtadie 发表于 2023-9-12 07:44
200s * 2^16 = 大约157天

2^16只需要16个纠缠态的量子就能达成。
以后真的有量子计算机的话，可能都是万或者亿以上级别的量子，2^10000或者2^100000000是多少
这玩意就是指数级别增加的
还有它的应用主要是总体分布数值，而不需要知道具体每个参数的确切数字。在这反面，他的计算能力应该是比传统计算机指数级别增加
当时普通计算还是得用传统计算机方式
还有就是AI这些有测不准地方的应用，都应该能派上用场。。。说不定我们人脑就是量子计算机

limuc1

michelx 发表于 2023-9-12 09:19
早被同行人戳穿就是个骗经费的巨骗

物理评论快报那些编辑， 审稿人比你傻多了，

limuc1

sanowau 发表于 2023-9-12 09:23
经典名言：上帝不扔骰子

不一定啊， 万一上帝闲的蛋疼，

poplock

这篇文章下的评论区好平和，这不也涉及了中国嘛

yxfc2003

量子突破了就没台积电卡脖子了

maxinfang

量子计算机出来 那世界完全要不一样了
希望自己能活到那个时候 让我看到奇点
就好像 在这个不是1就是0的奇葩二级管世界
终于 能容得下既可以1又可以0的不同观点

对二极管们 是底层逻辑致命的威胁
堪比2000年蠕虫问题。需要一次大大的人脑升级呀

lycans

土共就爱显摆，其实我觉得美国隐而不发的黑科技要超中国20年。

david72s

最近突破很多啊！包括韩国那个室温超导

sarahlin

赶紧的，量子科技加上华为的超级技术功底，相信3年内就有捅破天的下一代移动通信设备了，到时候苹果就是以前的诺基亚被按在地上狠狠摩擦{:14_852:}

交易人生

属于前沿科学，离实用还太早，包括量子通信。

上书房行走

fenolee 发表于 2023-9-12 09:07
潘是个大忽悠没错，但是架不住他能拉到钱，烧钱拉人头普遍撒网，各种领域都有枣没枣打一杆，保不齐哪天就 ...

国内做科研都要忽悠领导。领导也信不过这批人，要看他们发顶级刊物的论文数量。

这就导致了一个结果，专门拣一些冷门偏门 国外不搞的。再蹭一个热点词汇。

领导就跟评论的水平一样，一看“量子” 呀 我认得“量子”这两个字。有量子就是计算机。

再一看国外顶级刊物，呀 国外的水平高，道德高，总不至于骗领导的。

他只能搞这个量子通信。捞一些冷门偏门。跟施一公那个套路是一样的。

liangyu42087

dootbear 发表于 2023-9-12 07:27
普通计算机的单元格都是二进制的，简单来说不是1就是0，而量子计算机的原理就是量子在绝对零度下实现量子纠 ...

嗯，据说现有的加密货币 （比如 BTC）他们的所谓现有的 “绝对安全” 在量子计算机面前就是层纸。