那些走在世界先进行列的中国制造量子技术
量子技术和可控核聚变被称为21世纪最有发展前景的两项技术,是当今物理应用领域两颗耀眼新星。
先简单介绍一下什么是量子,科学家们认为在微观世界没有质量才是小到极限,分子和原子虽然已经比较小了,但是在微观的世界里它们还是会有一定的重量的,所以他们不是最小的物质或单位。而当最小的物质可以组成一定量的物质时,科学家们就称它为量子。量子是物理量存在的最小基本单位,比如光就是量子,因为光没有质量,不可再分割。
来看看我国量子技术的历程碑事件:
(1)2020年12月4日,由中国科学技术大学潘建伟团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作,成功构建76个光子的量子计算原型机——"九章","九章"量子计算机求解数学算法高斯玻色取样只需要短短的两百秒的时间,这比目前世界上最快的超级计算机"富岳"要快一百万亿倍,比谷歌的量子计算机"悬铃木"快100亿倍。
注明:"九章"是光量子计算机。
(2) 2021年5月7日,中国科学技术大学的潘建伟团队又宣布研制出了新的量子计算机"祖冲之号"。
注明:"祖冲之号"是超导量子计算机。
超导量子计算机是利用约瑟夫森结(跟半导体的PN结有点类似)原理,约瑟夫结是由两个通过绝缘体连接的超导体组成,由于量子隧穿效应,可以维持超电流而无需任何电压。它利用的是量子叠加原理,开发出了超导量子计算机。所谓量子叠加,指的是一个量子可以同时存在好几种状态。更形象点说,就像是《西游记》里孙悟空的分身术。每当遇到敌人数量特别多的时候,孙悟空就会从脑后拔出三根救命毫毛,变成无数自己的分身,一群猴子一起打怪,战斗力自然几何级提升。
超导量子芯片具有如下优势: 一是操作数大,超导量子比特相干时间长,操作速度快,保真度高,总体能够实现上千次操作。 二是工艺成熟,相对其他固态量子芯片体系,超导量子比特受材料缺陷的影响更小,利用成熟的纳米加工技术,可以实现大批量生产。 三是可扩展性好,超导量子比特结构简单,调控方便,极易扩展。
(3)2016年8月16日我国发射首颗量子通讯卫星"墨子号",意味着我国成为首个利用量子通信卫星应用的国家。
量子技术是当前最前沿的科技之一,具有广阔的运用前景,比如量子计算,量子通讯,量子医疗,量子测量...,这些定会给人类的发展带来翻天覆地的变化,不亚于一场工业革命。
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