入局光量子計(jì)算：日本研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出高性能“壓縮光”源

北京時(shí)間12月23日消息（余予）本周三，一個(gè)日本科學(xué)家團(tuán)隊(duì)宣布其在開(kāi)發(fā)使用光子或光粒子的量子計(jì)算機(jī)上取得關(guān)鍵進(jìn)展，這種計(jì)算機(jī)不再需要用于冷卻現(xiàn)有機(jī)器的超低溫環(huán)境。

包括日本電報(bào)電話(huà)（NTT）公司、東京大學(xué)和日本理研研究所在內(nèi)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種高性能的“壓縮光”源，用于光量子計(jì)算的信息傳輸。

他們的目標(biāo)是在2030年之前利用這項(xiàng)技術(shù)開(kāi)發(fā)出強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)。

公私學(xué)術(shù)界的努力標(biāo)志著日本在這一領(lǐng)域邁出了重要一步，預(yù)計(jì)這一領(lǐng)域?qū)?duì)未來(lái)幾年眾多行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)起到至關(guān)重要的作用。作為2000億日元（17.6億美元）計(jì)劃的一部分，政府為該項(xiàng)目提供了資金。

由于谷歌和IBM等科技巨頭，該領(lǐng)域在很大程度上由美國(guó)主導(dǎo)。

研究團(tuán)隊(duì)看到了與競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)相比性能大幅提升的潛力。“這是一種范式轉(zhuǎn)變，”東京大學(xué)工程學(xué)院教授、項(xiàng)目經(jīng)理AkiraFurusawa表示。

光學(xué)計(jì)算機(jī)可以在室溫下運(yùn)行，而無(wú)需像其他超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)一樣需要昂貴的冷卻設(shè)備。

NTT在日本提供光纖互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)并繼續(xù)研究光學(xué)技術(shù)，利用其在該領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行該項(xiàng)目。

包括NTT在內(nèi)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種光量子計(jì)算所必需的高性能的“壓縮光”源。（攝影：Daiki Hiraoka）

量子計(jì)算機(jī)可以處理傳統(tǒng)系統(tǒng)無(wú)法處理的計(jì)算。谷歌在2019年宣布，它在短短3分鐘內(nèi)完成了一項(xiàng)需要最好的經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)1萬(wàn)年才能完成的任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)了“量子霸權(quán)”。世界各地的公司和研究機(jī)構(gòu)都加入了這場(chǎng)競(jìng)賽。

谷歌和IBM正在研究超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)，這種計(jì)算機(jī)使用的材料在超低溫下電阻為零。在日本，理研和富士通也在進(jìn)行相關(guān)研究。

這項(xiàng)技術(shù)正在進(jìn)步，IBM上個(gè)月宣布其開(kāi)發(fā)出具有127個(gè)量子位的量子處理器處理器“Eagle”，超越了谷歌的53量子位系統(tǒng)。

但是也存在某些障礙，例如布線(xiàn)，這使得提高超導(dǎo)系統(tǒng)的性能變得困難，其他參與者正在尋求其他可能性。

日立公司（Hitachi）正在開(kāi)發(fā)一種基于硅的量子計(jì)算機(jī)，這被視為未來(lái)大規(guī)模系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一條有前途的途徑；美國(guó)的IonQ在真空室內(nèi)俘獲離子，并于本月宣布計(jì)劃在其系統(tǒng)中使用鋇離子作為量子位。

每種可用的方法都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)包括可擴(kuò)展性和減少功耗。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)去年表示，它已經(jīng)通過(guò)一臺(tái)基于光的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了量子霸權(quán)。

波士頓咨詢(xún)集團(tuán)估計(jì)，到2040年，量子計(jì)算每年將創(chuàng)造8500億美元的價(jià)值。盡管仍然存在許多挑戰(zhàn)，例如處理由噪聲引起的錯(cuò)誤，但在多個(gè)方面取得的進(jìn)展可能會(huì)加速量子技術(shù)的應(yīng)用。

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