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量子信息
2024/10/18 08:39

台湾国立清华大学研发出仅有1颗光子的全球最小量子计算机

C114通信网  南山

C114讯 10月18日消息(南山)据台湾媒体报道,中国台湾国立清华大学物理系、前瞻量子科技研究中心教授褚志崧领导的团队,宣布研发出一台仅使用1颗光子的“光量子计算机”,是全球最小的量子计算机。这一研究成果已发布在9月的《应用物理审查》期刊(Physical Review Applied)上。

国立清华大学校长高为元表示,他去年才参观过美国最先进的量子计算机实验室,印象最深刻的是庞大的冷却系统,将温度控制在零下273度,设备也占据了一个大房间。国立清华大学最新发布的光量子计算机可在室温下操作,且设备只有一个盒子大,非常不容易。“真希望未来我们每个人桌上都有一台光量子计算机!”

褚志崧指出,对一台计算机而言,最基本的单元是电晶体,传统计算机会有上亿个电晶体,团队研发的量子计算机只使用一个电晶体,才会称这是全世界最小的量子计算机。

褚志崧解释,一般计算机通过电在电路板上传输来进行计算,光量子计算机则是用光传输信息,并通过量子力学进行计算。不同于传统计算机的比特(bit)只能代表0或1,量子计算机的量子比特(qubit)可以同时处于0和1,这种特性称为“量子叠加”,使量子计算机在处理质因数分解、大数据搜索等复杂计算时,速度可比传统计算机快数亿倍。

褚志崧(右一)

“国外发展的光量子计算机最多可达到数百颗光子。但光子是机率性出现,很难控制让多颗光子同时出现。”褚志崧因此改变思路,“何不专注把所有信息都压缩在1颗光子上?”

为了让1颗光子携带更多的信息,国立清华大学研究团队成功研发出可在1颗光子的32维空间里储存信息的技术,宛如“多重宇宙”,打破了世界纪录。据悉,该团队将持续研究在1颗光子上搭载更多的信息。

褚志崧强调,光子可在室温下保持稳定的量子态,不需要极低温环境,耗能少,成本也较低。此外,光子可以长距离传输,不易受干扰,对将量子计算机投入商业化应用具有独特优势。

国立清华大学理学院长牟中瑜说,褚志崧的研究成果有别于目前国际间所追求的量子计算机主流架构,并且可以在室温下进行,这是很大的突破,特别是该技术可与目前的硅光子技术结合、与古典计算机整合在一起,有很大的潜力让台湾延续半导体技术优势,是台湾主导量子计算机发展的契机。

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