【導(dǎo)讀】由中國科技大學(xué)郭國平研究組主持的我國“超級973”科技專項“固態(tài)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(xiàn)10皮秒級(皮秒為時間單位，即10的負(fù)12次方秒)量子邏輯門運(yùn)算，將原世界紀(jì)錄提高近百倍，為實現(xiàn)基于半導(dǎo)體的“量子計算機(jī)”邁出重要一步。

摘要：  由中國科技大學(xué)郭國平研究組主持的我國“超級973”科技專項“固態(tài)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(xiàn)10皮秒級(皮秒為時間單位，即10的負(fù)12次方秒)量子邏輯門運(yùn)算，將原世界紀(jì)錄提高近百倍，為實現(xiàn)基于半導(dǎo)體的“量子計算機(jī)”邁出重要一步。

關(guān)鍵字：  量子芯片，  計算機(jī)芯片，  半導(dǎo)體

由中國科技大學(xué)郭國平研究組主持的我國“超級973”科技專項“固態(tài)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(xiàn)10皮秒級(皮秒為時間單位，即10的負(fù)12次方秒)量子邏輯門運(yùn)算，將原世界紀(jì)錄提高近百倍，為實現(xiàn)基于半導(dǎo)體的“量子計算機(jī)”邁出重要一步。

根據(jù)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(jù)郭國平介紹，計算機(jī)的信息處理是通過“0”和“1”來表達(dá)信息，這種表達(dá)通過開關(guān)的閉合來實現(xiàn)。一旦晶體管體積不斷變小而出現(xiàn)“隧穿”效應(yīng)，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(jù)了解，目前世界上主要的計算機(jī)芯片生產(chǎn)企業(yè)仍在想辦法避免“隧穿”效應(yīng)。郭國平表示，從長遠(yuǎn)來看，與其避免不如加以利用，發(fā)展使用“量子運(yùn)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(jī)當(dāng)中，任何復(fù)雜的運(yùn)算都是通過單個比特和兩個比特的運(yùn)算操作構(gòu)成的，這就像建造房子只用圓磚和方磚一樣?！惫鶉浇榻B，這次研究組取得的成果就是單個比特運(yùn)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(dá)信息的兩個元素“0”和“1”的運(yùn)算。此前，美國、日本相關(guān)研究機(jī)構(gòu)曾實現(xiàn)千皮秒級別的電控半導(dǎo)體邏輯門，郭國平等人的研究成果，將運(yùn)算速度提升近百倍達(dá)到10皮秒量級，在將量子計算從實驗室演示推向?qū)嵱没飞线~出重要一步。日前，學(xué)術(shù)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(tài)量子芯片”項目，力爭在全球下一代計算機(jī)芯片競爭中占據(jù)主動。量子化芯片一旦應(yīng)用到計算機(jī)當(dāng)中制造出“量子計算機(jī)”，計算機(jī)運(yùn)行速度將呈幾何級增長，處理數(shù)據(jù)的能力也將大大增強(qiáng)。