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中國固態量子芯片獲重要突破刷新世界紀錄

發布時間:2013-2-18 08:58    發布者:eechina
關鍵詞: 量子芯片
來源:人民網   

由中國科技大學郭國平研究組主持的我國“超級973”科技專項“固態量子芯片”研究日前取得重大突破,研究組成功地在“一個電子”上實現10皮秒級(皮秒為時間單位,即10的負12次方秒)量子邏輯門運算,將原世界紀錄提高近百倍,為實現基于半導體的“量子計算機”邁出重要一步。

根據著名的摩爾定律推算,大約到2020年,每個晶體管將可能小到只有一個電子,即單電子晶體管。據郭國平介紹,計算機的信息處理是通過“0”和“1”來表達信息,這種表達通過開關的閉合來實現。一旦晶體管體積不斷變小而出現“隧穿”效應,電子可以直接從晶體管穿過去,將無法利用閉合來控制電子。據了解,目前世界上主要的計算機芯片生產企業仍在想辦法避免“隧穿”效應。郭國平表示,從長遠來看,與其避免不如加以利用,發展使用“量子運算”,直接利用單個電子的左右、上下等物理特性來表示信息的“0”和“1”。

“計算機當中,任何復雜的運算都是通過單個比特和兩個比特的運算操作構成的,這就像建造房子只用圓磚和方磚一樣。”郭國平介紹,這次研究組取得的成果就是單個比特運算速度的突破,在一個電子上面完成10皮秒級用1個電子表達信息的兩個元素“0”和“1”的運算。此前,美國、日本相關研究機構曾實現千皮秒級別的電控半導體邏輯門,郭國平等人的研究成果,將運算速度提升近百倍達到10皮秒量級,在將量子計算從實驗室演示推向實用化之路上邁出重要一步。日前,學術期刊《自然》子刊《自然通訊》全文介紹了這一研究成果。

郭國平表示,我國于近年來啟動“超級973”重大科技專項“固態量子芯片”項目,力爭在全球下一代計算機芯片競爭中占據主動。量子化芯片一旦應用到計算機當中制造出“量子計算機”,計算機運行速度將呈幾何級增長,處理數據的能力也將大大增強。
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