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    英物理学家打造模块化量子计算机,可扩展到足球场大小

    2017年2月12日 来源: 互联网

    一直以来,关于量子计算机理论上的推导给人类带来了下一场计算能力变革的希望,吸引了不少研究团队对此进行了漫长的研究和开发。然而,量子技术机目前还面临着不少尚待解决的重大技术问题,更别谈实现商业落地并普及到百姓日常生活中了。

    不过近日一支来自英国苏塞克斯大学的团队——“离子量子技术小组”,或许给我们提供了另一种解决这个问题的思考方式。在上周发表在《科学进展》杂志的一篇论文中,团队的研究人员描述了他们包含大约 2500 个量子位的模块化量子计算机设计。不仅如此,团队还表示,通过将其中的数千个单位之间进行互连,可以创建一个包含 20 亿个量子位的计算机。

    20 亿个量子位是一个什么概念呢?为了比较,我们可以看看目前唯一将量子计算机实现商业化落地生产的加拿大公司 D-Wave。在公司刚刚推出的最新的模型中,他们的产品最多能够达到 2000 个量子位。

    英物理学家打造模块化量子计算机,可扩展到足球场大小

    据了解,他们这种基于模块化技术构建的量子计算机能够实现大范围的扩展。按照团队的蓝图,计算机的规模可以扩展到像一个足球场那么大——计算机强大额运算性能将会超越目前为止最强大的的超级计算机所能达到的范围。

    这种基于多个独立量子计算机单元互连的模块化设计意味着计算机可以被扩大到几乎任何尺寸。虽然模块化这种设计方法此前也曾经被提出来过,不过团队所打造的控制系统和模块间独有的连接可以将运行速度提高到目前水平的 10 万倍左右。

    “多年来,人们一直认为不可能构建出量子计算机。但通过我们的努力,我们不仅向人们展示了这是完全可能的,而且我们的设计方式还可以构建出规模非常大的计算机。”领导这支研究团队的 Winfried Hensinger 教授表示。

    团队表示,目前各个模块化单元的核心技术已经得到了完善阶段,并依赖于磁场中的离子(带电原子)来充当量子计算机中的信息基本单位“量子位”。

    这也是团队能够将计算机的运行速度提升到这一水平的关键。在先前出现过的一些模块化系统中,大都是利用光纤传播的光波将各个单元连接起来。这就导致模块之间的交互速率要远远低于其中发生的量子操作,从而对系统的整体速度产生影响。而团队采用的做法能够使离子在电场的作用下从一个模块到达另一个模块,最终的结果就是使连接的速度提高了 10 万倍。

    虽然目前还有很多的问题需要解决,但是团队对此依然充满信心。他们表示,目前团队已经宣布了构建基于这一技术的原型产品的计划,预计所需成本为 100 万英镑。

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