【導(dǎo)讀】由中國(guó)科技大學(xué)郭國(guó)平研究組主持的我國(guó)“超級(jí)973”科技專項(xiàng)“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(gè)電子”上實(shí)現(xiàn)10皮秒級(jí)(皮秒為時(shí)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(shí)現(xiàn)基于半導(dǎo)體的“量子計(jì)算機(jī)”邁出重要一步。

摘要：  由中國(guó)科技大學(xué)郭國(guó)平研究組主持的我國(guó)“超級(jí)973”科技專項(xiàng)“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(gè)電子”上實(shí)現(xiàn)10皮秒級(jí)(皮秒為時(shí)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(shí)現(xiàn)基于半導(dǎo)體的“量子計(jì)算機(jī)”邁出重要一步。

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

由中國(guó)科技大學(xué)郭國(guó)平研究組主持的我國(guó)“超級(jí)973”科技專項(xiàng)“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(gè)電子”上實(shí)現(xiàn)10皮秒級(jí)(皮秒為時(shí)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(shí)現(xiàn)基于半導(dǎo)體的“量子計(jì)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(gè)晶體管將可能小到只有一個(gè)電子，即單電子晶體管。據(jù)郭國(guó)平介紹，計(jì)算機(jī)的信息處理是通過(guò)“0”和“1”來(lái)表達(dá)信息，這種表達(dá)通過(guò)開(kāi)關(guān)的閉合來(lái)實(shí)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(guò)去，將無(wú)法利用閉合來(lái)控制電子。據(jù)了解，目前世界上主要的計(jì)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(guó)平表示，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)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(gè)電子的左右、上下等物理特性來(lái)表示信息的“0”和“1”。

“計(jì)算機(jī)當(dāng)中，任何復(fù)雜的運(yùn)算都是通過(guò)單個(gè)比特和兩個(gè)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。”郭國(guó)平介紹，這次研究組取得的成果就是單個(gè)比特運(yùn)算速度的突破，在一個(gè)電子上面完成10皮秒級(jí)用1個(gè)電子表達(dá)信息的兩個(gè)元素“0”和“1”的運(yùn)算。此前，美國(guó)、日本相關(guān)研究機(jī)構(gòu)曾實(shí)現(xiàn)千皮秒級(jí)別的電控半導(dǎo)體邏輯門，郭國(guó)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(jí)，在將量子計(jì)算從實(shí)驗(yàn)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(guó)平表示，我國(guó)于近年來(lái)啟動(dòng)“超級(jí)973”重大科技專項(xiàng)“固態(tài)量子芯片”項(xiàng)目，力爭(zhēng)在全球下一代計(jì)算機(jī)芯片競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)主動(dòng)。量子化芯片一旦應(yīng)用到計(jì)算機(jī)當(dāng)中制造出“量子計(jì)算機(jī)”，計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度將呈幾何級(jí)增長(zhǎng)，處理數(shù)據(jù)的能力也將大大增強(qiáng)。