部分领先中国美国量子计算获突破全球首个1000量子比特芯片面

我要新鲜事2023-12-13 20:26:080阅

计算机的发明和广泛应用对人类的科学研究、生产生活等产生了深远的影响。计算机具有强大的信息存储能力、自动化和高速计算能力，可以在短时间内处理海量数据。为了满足人类对处理更多数据的需求，人们构建了超级计算机，其计算数据处理能力获得了巨大的提升。

超级计算机仍然无法满足人类的需求。为了解决这个问题，一种基于量子力学原理的全新计算机技术应运而生。量子计算机相较于传统计算机具有更强大的算力，能够解决传统计算机难以解决的复杂问题，加速科学研究的进展。此外，量子计算机还可以加速人工智能的发展，因为人工智能算法通常需要大量的计算资源。

由于量子计算机对未来世界格局以及人类科技发展具有重大意义，世界各大国都投入了大量的人才和资源进行研究。虽然中国在量子计算机技术方面处于全球领先地位，但美国作为世界第一科技大国，也在量子计算机技术研究方面取得了重要成果。

近期，美国IBM公司在2023年12月初召开的量子峰会上宣布了重大成果，发布了多款量子计算软硬件产品。

其中最引人注目的是一款名为“IBM量子系统2”的超导量子计算原型机，其基于第3代量子芯片Heron。IBM量子系统2配备了3个Heron超导量子芯片，每个芯片拥有133个量子比特。设备采用六边形的模块化设计，单台重达9吨，宽6.7米、高4.6米。这种模块化设计便于扩展，可以通过连接形成更强大的量子计算机。

由于采用了超导量子比特，该设备的体积巨大。超导量子比特的硬件基础是约瑟夫森结，它由两个超导体夹着一个绝缘层构成。通过向约瑟夫森结发射微波光子，可以操控库珀对，从而保存、更改和读出单个量子比特的信息。此外，IBM还在峰会上发布了另一款名为“Condor”的超导量子芯片，拥有1121个量子比特，是世界上第一个超过1000量子比特的量子芯片。

虽然中国在超导量子计算方面也有研究，早在2021年，中国就构建了国际上量子比特数最多的66量子比特的超导量子计算原型机“祖冲之二号”。这一成就得益于中国的重要科学家潘建伟院士，他被誉为中国的“量子之父”。但美国谷歌公司推出的70个量子比特的量子计算原型机“悬铃木二代”已经打破了“祖冲之二号”的纪录。而从已公布的研究成果来看，美国在超导量子计算机研究方面的技术水平已经强于中国。

这种情况的出现源于中美在量子计算领域的竞争。中美两国都意识到了量子计算的重要性，并将其视为国家战略的一部分。两国都在加大对量子计算研究的投入，以争夺技术领先地位。

中国在量子计算领域取得了一些重要的突破，如潘建伟院士领导的团队在2020年实现了量子霸权，即在特定任务上超越了传统计算机的能力。中国还在超导量子计算机方面取得了一定的进展，构建了具有大量量子比特的原型机。