中国科技大学在量子计算研究中获重大突破

2009-11-03 10:45:18 来自: VERTUSD(让我在另一个时空老去)

记者从中国科学技术大学获悉,这所学校微尺度物质科学国家实验室杜江峰教授领导的研究小组和香港中文大学刘仁保教授合作,通过电子自旋共振实验技术,在国际上首次通过固态体系实验,实现了最优动力学解耦,极大地提高了电子自旋相干时间.这个成果发表在10月29日出版的《自然》上,被评价为是实现量子计算的重要一步.将量子力学和计算机科学结合,并实现量子计算是人类的一大梦想.量子计算的本质就是利用量子的相干性.而在现实中,由于环境不可避免地会对量子系统发生耦合干扰,使量子的相干性随时间衰减,发生消相干,使得计算任务无法完成.因此,为了使量子计算成为现实,一个首要急需解决的问题就是克服消相干.
杜江峰教授介绍,以分解500位的自然整数为例,目前最快的计算机需要用几十亿年才能完成.而用量子计算机,同样的重复频度,一分钟就可以解决.但量子计算如同人类思考问题,也需要一定时间,其时间长短取决于量子的相干性.相干性保持时间越长,量子计算机就可以处理复杂程度更高、难度更大的信息.因此,提高量子相干性,对提高量子计算机的能力十分关键.

为了保持量子相干性,物理学家提出了很多种方法.其中,最优动力学解耦是最有效的方法之一.杜江峰教授说,最优动力学解耦方法就是通过一串精心设计的微波脉冲直接作用于自旋电子,让自旋电子反复翻转,“感受”到的外力上下翻转,消去电子自旋与环境中核自旋之间的耦合,保护电子自旋的量子相干性.

经过多年努力,杜江峰研究小组在科技部、国家基金委、中国科学院、中国科学技术大学的大力支持下,于今年4月成功建立了目前国内唯一可以同时操控电子和核自旋的实验平台.在此基础上,他们第一次在真实固态体系中开展独立实验,实现了最优动力学解耦方案.研究人员用最多7个微波脉冲把一种叫丙二酸的材料里的电子自旋的相干时间从不足二千万分之一秒提高到了近三万分之一秒,这个时间已经能够满足一些量子计算任务的需要.他们的研究显示,即使在常温下,这样的方案也是可以工作的,这为用固态材料研制出能在室温下使用的量子计算机奠定了基础.

研究人员认为,一旦实际固态体系的各种退相干机制被人们所完全了解,高精度的相干控制将更加容易,距离量子计算机的真正实现也不再遥远.

2009-11-03 11:01:25 郑毛毛

腻害

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2009-11-03 11:03:48 绿色小仙子

以分解500位的自然整数为例,目前最快的计算机需要用几十亿年才能完成.而用量子计算机,同样的重复频度,一分钟就可以解决.

我总觉得这几年要发生啥大事了...

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2009-11-03 13:00:45 酸奶博士 (学会哥的运营剩下就是调参数了)

首先这题目就不好明明是合作的工作怎么就变他科大一家人的了

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2009-11-03 13:26:12 istand (真理为什么总是隐藏？)

一直很关注这个小组，这是个能出诺奖的研究方向，加油！

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2009-11-03 13:43:53 無慾

個人對量子計算只有一些粗淺的瞭解，印象中目前量子計算的關鍵問題是原理上的，而不是某些細枝末節的技術性問題。那麼，在解決原理問題之前，任何技術性進展有資格稱得上「重大」麼？

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2009-11-03 13:51:08 -

量子计算实在是太可怕了。

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2009-11-03 17:43:01 捕风 (回归自我。)

呼叫ZZQ~

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2009-11-03 18:02:34 孤鴻萬里云™

那麼，在解決原理問題之前，任何技術性進展有資格稱得上「重大」麼？
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他们的意思大概是，文章发表在了Nature上，所以是重大的。

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2009-11-03 18:05:23 渔夫

量子计算的原理不是很清楚吗?

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2009-11-03 20:22:12 yangziqing

個人對量子計算只有一些粗淺的瞭解，印象中目前量子計算的關鍵問題是原理上的，而不是某些細枝末節的技術性問題。那麼，在解決原理問題之前，任何技術性進展有資格稱得上「重大」麼？
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恰恰相反，量子计算的关键问题大都集中在实现上

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2009-11-04 10:14:00 酸奶博士 (学会哥的运营剩下就是调参数了)

我的理解量子计算的关键问题是它到底是不是个问题

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2009-11-04 10:24:12 withinbeyond (新的一年从修理打印机开始)

量子计算的原理没什么问题……shor的分解算法可以在多项式时间内分解大合数。但对Graph Isomorphism仍然没什么办法。

现在的问题是1.没办法造出有几百个quantum bit的实际机器，2.然后还要维持足够的时间相干，3.然后还要把波幅测量得足够精确……想想也极其的不可能。我觉得还是期待室温超导比较靠谱……

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2009-11-05 09:19:01 酸奶博士 (学会哥的运营剩下就是调参数了)

ls正解
我一直觉得量子计算这个事情很让人纳闷比如从三个光子的操控变成四个光子的操控也能发一篇Nature 而lz这个从一个脉冲的操控到七个脉冲的操控也能发一篇Nature
可是很明显要实现量子计算这种个位数的变化根本就是杯水车薪从qubit个数来说最少也要上百吧？可是从三个到四个再从四个到五个这个实验难度已经指数的往上走了那我们凭什么预期实验上能实现一百个？同样的道理 lz这篇Nature的结论也是以前一个脉冲时候人家能做到几个微秒他现在七个脉冲还没有到人家的七倍我完全可以预期你再往上加最后也不会实现质的飞跃啊那这种工作的实际意义在哪儿呢？实在是不懂

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2009-11-05 14:37:28 绝望的笨蛋 (生活，梦想，未来)

不确定性的图灵机也可以实现了吗？

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2009-11-05 14:58:21 cloudygreen (一个忧伤的迷途旅人)

有的，ls正解理论上可以成立

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2009-11-06 13:26:31 Seraphim

一直很疑惑一点，量子计算的废热怎么算？

数百个量子比特的叠加，计算力就正比于量子比特量的指数关系...那么里面的系统状态变化数也应该是随之指数上升吧？

那么这个东西的废热量是否也是指数上升？

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2009-11-15 16:18:01 clover (知行合一)

三个qits可以进行误差校验，五个qits可以进行任意误差精度的校验。

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2009-11-15 16:28:00 Ψ漂远方Ψ (我想有颗心，勇敢而宁静)

金融界发来贺电！祝华夏子孙早日实现科技复兴！

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