IBM 计划建立一个 10 万量子比特的量子计算机

IBM 计划建立一个 10 万量子比特的量子计算机 去年年底，IBM 以一个包含 433 个量子比特（即量子信息处理的基本构件）的处理器打破了最大量子计算系统的记录。现在，该公司计划与东京大学和芝加哥大学合作，在 10 年内建造一台 10 万量子比特的机器。IBM 已经做了原则性验证实验，表明基于“互补金属氧化物半导体（CMOS）”技术的集成电路可以安装在冷量子比特旁边，只需几十毫瓦就能控制它们。除此之外，以量子为中心的超级计算所需的技术还不存在，这也是为什么需要大学研究机构参与的重要原因。来源 ， 来自：雷锋 频道：@kejiqu 群组：@kejiquchat 投稿：@kejiqubot

中国百度公布其第一台量子计算机 "干始"

中国百度公布其第一台量子计算机 "干始" 北京，8月25日（路透社）中国搜索引擎巨头百度公司周四披露了其第一台量子计算机，并准备将其提供给外部用户，加入将该技术应用于实际用途的全球竞赛。 百度在一份声明中说，百度开发的量子计算机被称为 "干始"，有一个10量子比特（qubit）处理器。它说，这家位于北京的公司还开发了一个36量子比特的量子芯片。 世界各国政府和公司多年来一直吹捧量子计算的潜力，这种在超低温下的高速计算形式将使计算机达到前所未有的处理速度。 然而，目前该领域的实际应用仍然非常基础，而且仅限于一小群早期客户。 美国、中国和欧盟已经启动了大规模资助的量子计算项目，希望在该领域拔得头筹，该领域通常被认为是决定全球新霸主地位的基石之一。 据市场研究机构IDC称，到2027年底，全球政府和公司将在量子开发方面投资约164亿美元。 美国科技巨头IBM(IBM.N)表示，它计划在2025年使量子计算机可用于商业用途，并配备一个超过4,000量子比特的处理器。到目前为止，IBM已经发布了具有127个量子比特的量子处理器。 Alphabet Inc.(GOOGL.O)旗下的谷歌也打算在本世纪末开发出一台拥有100万个量子比特的计算机。

谷歌的新量子计算机能在几秒内执行其竞争对手 47 年才能完成的任务

谷歌的新量子计算机能在几秒内执行其竞争对手 47 年才能完成的任务 谷歌近日宣布在量子计算机研发方面取得重大突破，声称已实现“量子霸权”。他们声称，他们的量子计算机可以在几秒钟内执行超级复杂的计算，而竞争对手最快的超级计算机需要大约 47 年才能完成。 这不是谷歌第一次提出这样的说法。2019年，他们宣称量子霸权，但怀疑论者质疑他们主张的有效性。他们的竞争对手 IBM 认为，谷歌 Sycamore 量子计算机完成的任务并不是特别具有挑战性，并且在技术上可以由经典机器执行，尽管速度要慢得多。 这一成就背后的谷歌研究人员在他们发表在 arXiv 预印本服务器上（尚未经过同行评审）的论文中解释说，量子计算机有潜力执行超出经典计算机能力的任务。他们进一步强调，在根据改进的经典方法评估计算成本时，他们的实验超越了现有的经典超级计算机。 谷歌宣布推出的 Sycamore 量子处理器的升级版本，其现在运行在 70 个量子位上，而之前的量子位为 53 个。量子处理器拥有 70 个量子位，可以存储和处理 70 个量子信息单位，这对于任何经典计算机来说都是不可能完成的任务，无论其速度如何。为了说明功率的增加，该团队表示，经典超级计算机 Frontier 需要 6.18 秒才能匹配 Google 53 量子位计算机的计算，但需要 47.2 年才能匹配最新计算机的计算。

英特尔探索硅基量子处理器 通过独特方法超越竞争对手

英特尔探索硅基量子处理器 通过独特方法超越竞争对手 照片显示的是 300 毫米英特尔硅自旋量子位晶片。2024 年 5 月，《自然》（Nature）杂志发表了英特尔的研究论文《探测 300 毫米自旋量子位晶片上的单个电子》，展示了最先进的自旋量子位均匀性、保真度和测量统计。(图片来源：英特尔公司）英特尔公司的量子硬件研究人员开发了一种 300 毫米的低温探测工艺，利用互补金属氧化物半导体（CMOS）制造技术，在整个晶片上收集有关自旋量子比特器件性能的大量数据。量子比特器件产量的提高与高通量测试过程相结合，使研究人员能够获得更多的数据来分析均匀性，而均匀性是扩大量子计算机规模所需的重要步骤。研究人员还发现，来自这些晶片的单电子器件在作为自旋量子比特运行时表现良好，达到了 99.9% 的栅极保真度。这一保真度是全CMOS工业制造的量子比特所达到的最高水平。英特尔公司量子硬件工程师 Otto Zietz 站在俄勒冈州希尔斯伯勒的量子低温冷冻机旁。这台低温冷冻机可以将 300 毫米的硅晶片降到 1.7 开尔文的超低温仅比绝对零度高出一线。(图片来源：英特尔公司）自旋量子比特的尺寸很小，直径约为 100 纳米，因此密度比其他量子比特类型（如超导量子比特）要大，从而可以在相同尺寸的单个芯片上制造出更复杂的量子计算机。这种制造方法采用了极紫外光（EUV）光刻技术，这使得英特尔能够在大批量生产的同时实现如此小的尺寸。要实现具有数百万个统一量子比特的容错量子计算机，需要高度可靠的制造工艺。英特尔利用其在晶体管制造方面的传统专业知识，通过利用其最先进的 300 毫米 CMOS 制造技术（该技术可在每个芯片上例行生产数十亿个晶体管），在制造与晶体管类似的硅自旋量子比特方面处于领先地位。在这些研究成果的基础上，英特尔计划继续利用这些技术取得进展，增加更多互连层，制造出具有更多量子比特数和连接性的二维阵列，并在其工业制造工艺上演示高保真双量子比特门。不过，当务之急仍然是扩大量子器件的规模，提高下一代量子芯片的性能。 ... PC版： 手机版：

龙芯3C6000处理器已回片 理论可达128核心256线程

龙芯3C6000处理器已回片 理论可达128核心256线程 按照龙芯中科董秘的最新说法，龙芯3C6000系列初样已经回片(即流片成功返回芯片企业)，正在测试中，总体上符合预期，最多16核心，计划在四季度发布。龙芯3C6000处理器将首次引入龙链1.0(Loongson Coherenent Link)，一种新的一致性互连技术，类似NVIDIA NVLink，可以支持2-8颗硅片间互联理论上可以达到128核心256线程！比如说龙芯3B6000，就是在3C6000中进行分BIN筛选，挑选合格的8-15核心，重新封装成3B6000，用于桌面或低端服务器，单颗最多30核心。根据“结构升级一代、结构优化一代、工艺升级一代”的研发迭代发展策略，龙芯3B6600会使用与龙芯3A6000相同的工艺，再通过结构优化，将单核性能再提高20-30％，用成熟工艺达到AMD和Intel先进工艺的性能。龙芯中科也承认，龙芯CPU的单核性能仍需进一步提升，且仍有提供空间，计划从IPC、主频等多方面入手持续优化，力争下一代产品在成熟工艺节点上达到先进工艺主流产品的性能水平。根据早先公布的路线图，龙芯三号6000系列均采用全新的LA664内核，12nm工艺制造，其中龙芯3C6000为基础性，最多16核心32线程。龙芯3D6000为双芯片封装，可做到最多32核心64线程，龙芯3E6000的情况则暂不清楚。再往后的2024-2025年，我们将看到龙芯3D7000/3E7000，仍旧是LA664架构核心，但升级制造工艺，分别达到32核心64线程、64核心128线程！桌面领域，接下来将分别是龙芯3A6000/3B6000、龙芯3A7000/3B7000，与服务器端的同系列产品同工艺、同架构，只是核心数等规格略低一些。龙芯CPU的设计基本原则是：先提高单核性能，再增加核数；先设计优化，再先进工艺提高性能。经过20多年发展，龙芯CPU单核性能已接近国际主流CPU水平。龙芯服务器CPU规划是：提升单核同时，利用多核、多线程、高速互连、先进封装等技术，快速形成系列化目强竞争力的产品布局。 ... PC版： 手机版：

科学家制成“世界上最纯净的硅” 量子计算机真的要来了吗？

科学家制成“世界上最纯净的硅” 量子计算机真的要来了吗？ （来源:《自然?通讯材料》官网截图）尽管量子计算领域的研究成果往往晦涩难懂，但量子计算机和量子这个概念却在生活中频繁出现（比如名梗：遇事不决量子力学）。那么，量子计算究竟是什么？量子计算机真的可能实现吗？有没有可能用生活中的概念去尝试理解它们？为了让大家对量子计算有一个初步的了解，我们这里尽可能地以通俗化、具象化的语言来跟大家聊聊量子计算的那些三五事儿。量子计算（机）究竟是解决什么问题的？与经典计算不同，量子计算遵循量子力学规律，它是能突破经典算力瓶颈的新型计算模式。量子计算机以量子比特为基本运算单元，所谓的量子比特，是与经典比特作为区分。量子计算的发展历程（来源：国际商业机器公司 IBM）以上句子看起来很难理解，我们这里逐句拆解进行讲述。量子计算，看到对于这种冠有“量子”title 的名词，我们很难不将其与量子力学联系起来。自然而然，这种基于量子力学原理的计算方式与传统的经典计算有着本质的不同。具体来说，在经典计算中，信息是通过二进制数字（bits）来表示的，这种二进制数字或为 0 或为 1，类似一个只有开和关两个状态的“开关”。然而，量子计算打破了这一传统，信息是通过另一种方式即量子比特（qubits）来表示的，这种量子比特可以同时处于 0 和 1 的状态，也就是一种叠加态（这里可以参考薛定谔老先生那只既死又活的神奇猫咪）。除此之外，量子比特之间还可以存在某种特殊的关联，称为量子纠缠，这更类似一个可以处于多个状态的“开关旋钮”。经典信息（左）与量子信息（右）（来源：本源量子）凭借其独特的特性，量子计算机便能够利用量子比特进行计算，并且计算能力可以实现指数级爆炸式增长（这是因为 r 个量子比特可以承载 2r 个状态的叠加态，从而在每次计算中实现 2r 倍的计算量。相比之下，经典计算机需要 2r 个经典比特才能实现同样的算力）。因此量子比特在计算某些特定数学问题方面更胜一筹，这就意味着量子计算机可以纵横并重塑各个领域，突破目前阻碍任何涉及量子力学的极限。量子计算机是否可以实现？要想实现量子计算，目前主流的技术路线包括超导、离子阱、半导体、光学、量子拓扑等（其中，超导和离子阱的发展最为迅速）。目前来看，每种技术路线都有其优缺点，尚未有哪种路线能够完全满足实用化的要求。实现量子计算的主要技术路线（来源：《2023 全球量子计算产业发展展望》）量子计算机利用量子比代替传统计算机中的二进制比特，通过量子叠加和量子纠缠实现计算能力的飞跃。量子计算机的概念最早可以追溯到 20 世纪 80 年代，美国物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）提出了利用量子系统模拟其他量子系统的想法。1994 年，美国计算机科学家彼得·秀尔（Peter Shor）提出了一个量子算法，能够高效地分解大数，这一算法展示了量子计算机在解决特定问题上具有潜在优势。量子计算机的发展历程 （来源：日经中文网）进入 21 世纪以来，量子计算机的研制已成为全球科技前沿的重大挑战之一。国际商业机器公司（IBM）、谷歌（Google）、英特尔（Intel）等国际知名科技公司以及多所大学都在量子计算领域投入了大量资源。2019 年，美国谷歌公司研制出 53 个量子比特的计算机“悬铃木”，在全球首次实现量子优越性，他们宣称实现了“量子霸权”（量子处理器在特定任务上的表现超过了当时最先进的经典超级计算机）。值得注意的是，中国在量子计算领域也取得了重大进展。2020 年，中国科学技术大学潘建伟院士团队构建了 76 个光子的量子计算原型机“九章”，使中国成为全球第二个实现量子优越性的国家。2021 年，潘建伟院士团队及合作者成功研制了 113 个光子的“九章二号”和 66 比特的“祖冲之二号”量子计算原型机，使中国成为在光学和超导两条技术路线上都实现量子优越性的国家。2023 年，潘建伟院士团队及合作者又成功构建了 255 个光子的量子计算机原型机“九章三号”，在求解特定数学问题时，比目前全球最快的超级计算机快一亿亿倍，比“九章二号”速度提升了一百万倍。可以说，中国在量子计算领域已处于国际领先地位。“超纯硅”具体是怎么回事？硅是一种常见的半导体材料，广泛应用于现代电子技术中。硅基量子计算是量子计算领域的一个重要分支，它利用硅材料的特性来实现量子比特的存储和操作。具体来说，在硅基量子计算中，硅中的电子可以被限制在微小的区域内，形成所谓的量子点。这些量子点可以作为量子比特，用于存储和处理量子信息。硅基量子计算具有许多潜在的优势，包括与现有半导体工艺的兼容性（指的是其绝大多数工艺与传统的半导体工艺兼容，易于和半导体行业对接）、较长的相干时间（指的是量子比特保持其量子特性的时间）以及可扩展性（增加量子比特数目，以实现大规模量子计算），这使得它们更适合于量子计算。硅量子计算登上《自然》封面 。图片来源：《自然》杂志在经典计算抑或是量子计算，都需要具有规则晶体结构的高纯度硅，这是因为非晶硅充满悬空键、氧分子和其他杂质，导致其电性能不佳。然而，从自然界中直接提取的硅存在一个不可忽视的问题，即它包含三种稳定的同位素：硅-28（28Si）、硅-29（29Si）和硅-30（30Si）。其中，硅-29 约占硅的 4.68% ，其原子核携带非零核自旋，会通过偶极相互作用对用于编码量子比特的电子自旋造成干扰。而硅-30 仅占硅的 3.09% ，含量少且电子自旋与核自旋之间的相互作用较大。这使得只有硅-28 被认为是较为理想且纯净的量子计算材料。因此，尽可能减少硅-29 和硅-30 的影响是提升量子计算性能的关键。为了解决这一问题，研究团队利用聚焦离子束技术，从一种名叫 P-NAME 聚焦离子束系统中将一束聚焦且高速的纯硅-28 离子射向硅片，通过植入硅-28 来消耗自然硅中的硅-29 ，从而将硅-29 的比例从 4.68% 最高降至0.00023%（2.3ppm），将-30 的比例从3.09%最高降至0.00006%（0.6ppm）。随后，他们通过两步退火工艺，将植入后的非晶态重新结晶，恢复了硅片的晶体结构。该技术不仅能实现这种极端的硅-28 富集，还避免引入可能干扰量子比特的其他杂质。聚焦离子束同位素富集 Si-28 原理图（来源：《自然·通讯材料》杂志）为了验证植入效果，研究者们采用了纳米级二次离子质谱（NanoSIMS）分析（这是一种能够精确测量样品中不同同位素比例的技术）。通过分析发现，研究者们确认了植入区域中硅-29 的残留浓度显著降低，并且没有引入额外的杂质，如碳（C）和氧（O）等。此外，透射电子显微镜（TEM）分析进一步证实了植入体积的非晶态特性以及退火后的单晶相外延再结晶。这些结果表明，通过聚焦离子束技术可以在硅晶片中实现高纯度的硅-28 富集区域，为量子比特的稳定性提供了保障。这种技术制造的“超纯硅”有望在新材料设计、人工智能、能源存储以及物流制造等领域为整个社会带来革命性变革。该项目的联合导师、墨尔本大学的戴维-贾米森（David Jamieson）教授表示，他们下一步将证明该种材料能够同时维持许多量子比特的量子相干性。“悟源”系列超导量子计算机（来源：本源量子）这项杰出的工作不仅向人们展示了科学界在量子材料制备领域的进步，也为量子计算的实用化和规模化铺平了道路。随着量子技术的不断... PC版： 手机版：