谷歌科学家发布：量子计算机取得重大突破

谷歌科学家发布：量子计算机取得重大突破谷歌科学家最近在ArXiv平台上发布了一篇预印本论文，声称在量子计算机领域取得了重大突破。他们表示，通过对Sycamore处理器的升级，谷歌成功提升了量子位的数量，从之前的53个增加到了70个。这次实验中，谷歌科学家们执行了一项名为随机电路采样的任务，这个任务在量子计算中用于评估计算机的性能和效率。通过运行随机电路并分析结果输出，科学家们测试了量子计算机在解决复杂问题方面的能力。谷歌的研究结果显示，升级后的70个量子位的Sycamore处理器在执行随机电路采样任务上比业内最先进的超级计算机快了几十亿倍。例如，需要业内最先进超级计算机Frontier计算47.2年才能完成的任务，53个量子位的Sycamore处理器只需要6.18秒就能完成，而新版的70个量子位的Sycamore处理器速度更快。来源，，来自：雷锋频道：@kejiqu群组：@kejiquchat投稿：@kejiqubot

科学家尝试用单个原子构建计算机

科学家尝试用单个原子构建计算机一项新的研究表明，即使是物质的最基本构成部分--原子，也可以作为一个计算库，所有的输入和输出处理都可以通过光学手段进行。在路易斯安那州新奥尔良市杜兰大学的研究人员发表在EPJPlus上的一项新研究中，杰拉德-麦考尔和他的团队证明了原子，物质的最基本构成单位之一可以作为一个计算的存储库，所有的输入输出处理都是以光学方式完成的。麦考尔说："我们有一个想法，即计算能力是所有物理系统共享的普遍属性，但在这个范式中，对于如何实际尝试进行计算，存在着大量的框架。"他补充说，这些框架中最重要的一个是神经形态或水库计算，神经形态计算机的目的是模仿大脑。这一概念是过去几十年来机器学习和人工智能爆炸性发展的基础，并催生了潜在的非线性计算机，在这种情况下，输出与输入不成正比。但这是可取的，因为它可以导致一个足够灵活的计算架构，只要有合适的输入，任何给定的输出都可以实现。"也就是说，如果我们想要一些给定的计算结果，我们可以保证存在一些能够实现该结果的计算输入，"麦考尔说。"如果我们的系统只表现出一种线性响应，那这就是不可能的。"该团队提出了一种非线性单原子计算机，其输入信息直接编码为光，输出也是以光的形式，然后通过光的输出所经过的过滤器来决定计算结果。"我们的研究证实了这种方法在原则上是可行的，同时也证实了这样一个事实：当输入的光被设计成在系统中诱发更高的非线性时，系统的表现更好，"麦考尔说。"我可能会认为，我们通过这项工作试图强调的是，能够进行计算的最小系统确实存在于单个原子的水平上，而且计算可以纯粹用光学过程进行。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1347379.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1347379.htm

科学家用计算机模拟量子技术中自旋缺陷的形成过程

科学家用计算机模拟量子技术中自旋缺陷的形成过程研究人员确定了在碳化硅中产生特定自旋缺陷的计算策略，为量子技术进步铺平了道路。他们的研究结果主要集中在二价自旋缺陷的形成上，这表明还需要做更多的工作来推广这种方法。这项研究对量子信息和传感应用至关重要，并得到了实验人员的密切合作和能源部的资助。图片来源：EmmanuelGygi提供。图中部分内容改编自ChristophDellago和PeterG.Bolhuis,Adv.Poly.科学》，施普林格出版社（2008年）。量子机制与当前挑战半导体和绝缘体中的电子自旋缺陷是量子信息、传感和通信应用的丰富平台。缺陷主要源自固体中的杂质和/或错位原子，与这些原子缺陷相关的电子带有自旋。这种量子力学特性可用于提供可控的量子比特，即量子技术中的基本操作单元。然而，人们对这些自旋缺陷的合成（通常是通过植入和退火工艺在实验中实现的）还不甚了解，更重要的是，还无法对其进行完全优化。碳化硅是一种极具吸引力的自旋量子比特宿主材料，因其具有工业可用性，但迄今为止，不同的实验在制造所需的自旋缺陷方面得出了不同的建议和结果。计算之旅和发现分子工程与化学教授加利是这篇新论文的通讯作者，他说："目前还没有一种明确的策略，可以按照我们想要的精确规格设计自旋缺陷的形成，这种能力对于推动量子技术的发展非常有利。因此，我们开始了漫长的计算之旅，并提出了以下问题：我们能否通过进行全面的原子模拟来了解这些缺陷是如何形成的？"加利的团队，包括小组的博士后研究员张存志和加州大学戴维斯分校计算机科学教授弗朗索瓦·吉吉结合多种计算技术和算法，预测了碳化硅中被称为"空位"的特定自旋缺陷的形成。空位是通过移除碳化硅固体中相邻的一个硅原子和一个碳原子而产生的。从以前的实验中了解到，这类缺陷是很有希望的传感应用平台。量子传感可以实现磁场和电场的探测，还能揭示复杂的化学反应是如何发生的，这些都是当今技术无法实现的。加利说："要在固态中释放量子传感能力，我们首先需要能够在正确的位置创造出正确的自旋缺陷或量子比特。 "为了找到预测特定自旋缺陷形成的方法，加利和她的团队结合了几种技术，帮助他们观察缺陷形成时原子和电荷的运动与温度的函数关系。团队量子模拟中使用的第一原理分子动力学代码Qbox的主要开发者Gygi说："通常情况下，当自旋缺陷产生时，其他缺陷也会出现，这些缺陷可能会对自旋缺陷的目标传感能力产生负面干扰。这样一来，能够充分理解缺陷形成的复杂机理非常重要。 "技术与预测研究小组将Qbox代码与中西部计算材料综合中心（MICCoM）开发的其他先进采样技术相结合，该中心是一个计算材料科学中心，总部设在阿贡国家实验室，由能源部资助，Galli和Gygi都是该中心的高级研究员。加利说："我们的综合技术和多重模拟向我们揭示了在碳化硅中高效、可控地形成二价自旋缺陷的特定条件。在我们的计算中，我们让基本物理方程告诉我们缺陷形成时晶体结构内部发生了什么"。未来方向与合作研究小组预计，实验人员将有兴趣使用他们的计算工具来设计碳化硅和其他半导体中的各种自旋缺陷，但他们也提醒说，要推广他们的工具来预测更广泛的缺陷形成过程和缺陷阵列还需要做更多的工作。加利说："但我们提供的原理证明非常重要--我们证明了可以通过计算确定产生所需自旋缺陷所需的一些条件。"接下来，她的团队将继续努力扩大他们的计算研究，并加快他们的算法。他们还希望扩大研究范围，纳入一系列更现实的条件。"在这里，我们只研究块状样品，但在实验样品中，存在表面、应变和宏观缺陷。我们希望在未来的模拟中加入这些因素，特别是了解表面如何影响自旋缺陷的形成。"虽然她的团队是在计算研究的基础上取得的进展，但加利说，他们的所有预测都植根于与实验人员的长期合作。"如果没有我们所处的生态系统，没有与实验人员的不断交流和合作，这一切都不会发生。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1394863.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1394863.htm

【3位加密科学家获的理论计算机最高荣誉“2022年哥德尔奖”】

【3位加密科学家获的理论计算机最高荣誉“2022年哥德尔奖”】ACM算法与计算理论兴趣组(SIGACT)宣布，2022年哥德尔奖授予CraigGentry，ZvikaBrakerski以及VinodVaikuntanathan，表彰其对密码学做出的革命性贡献。据悉，CraigGentry是一位美国计算机科学家，目前在由SilvioMicali创立的区块链创业公司AlgorandFoundation担任研究员。ZvikaBrakerski是魏茨曼科学研究所（WeizmannInstituteofScience）计算机科学与应用数学系副教授。他的研究兴趣在于计算机科学基础，目前主要研究密码学和量子计算。VinodVaikuntanathan致力于研究基于格的密码学（格子密码），使用整数格构建高级密码原语。同时，还包括研究如何让密码抵抗泄露，开发抵抗对抗性信息泄漏的算法等等。

科学家首次在量子计算机中重现可穿越的虫洞

科学家首次在量子计算机中重现可穿越的虫洞爱因斯坦本人在他的广义相对论中提出了它们的存在，此后的几十年里，科学家们一直在研究我们可能在哪里以及如何找到它们。但对它们的特性仍然知之甚少，几种相互矛盾的模型都有可能。这就产生了一个悖论--为了找出更多的知识，我们需要对真正的虫洞进行观测，但为了观测它们，我们又需要找出更多的东西，这样我们就知道要寻找什么。计算机模拟可以帮助打破这一怪圈，让物理学家测试不同的虫洞模型，以观察它们可能会有什么表现。在新的研究中，科学家首次实现了这一点。不过这种模拟不能在普通的计算机上运行--它需要量子计算机的力量，量子计算机可以进入量子物理学的奇特领域，进行传统计算机无法企及的计算。该团队正在研究虫洞和量子物理学之间的有趣关联--虫洞在眨眼间将东西送过宇宙的想法听起来很像量子传送，在那里，信息可以在两个纠缠的粒子之间立即发送，无论它们相距多远。来自加州理工学院、哈佛大学、费米实验室和Google的科学家利用Google的Sycamore量子处理器首次模拟了虫洞。关键是一个被称为SYK的既定模型，它可以模拟量子引力效应--在这种情况下，研究小组将两个简化的SYK系统纠缠在一起，然后将一个量子比特（qubit）的信息发送到其中一个。果然，该信息从第二个系统中出现了。这不仅证明了量子传送，而且由于这两个SYK模型也模拟了量子引力，它是对现实世界中可穿越的虫洞如何工作的现实模拟。长期以来，人们一直预测，为了使虫洞保持足够长的开放时间，以便有东西通过，它需要受到负能量爆炸的冲击。在模拟中，研究小组测试了这一想法，并发现只有当他们用模拟的负能量脉冲击中它时，虫洞的特征才会起作用--但不是正能量。该团队说，这验证了该模型所代表的不仅仅是一个标准的量子传送事件。当然，这与实际的时空隧道相去甚远，但该团队表示，如果现实世界的虫洞存在的话，这个模型可以帮助物理学家探测其特性。这可能会促进我们对它们的理解，以至于我们最终会研究出如何在宇宙中寻找它们。这项研究的主要研究人员玛丽亚-斯皮罗普鲁说："我们发现了一个量子系统，它表现出引力虫洞的关键特性，但又足够小，可以在当今的量子硬件上实现。这项工作构成了向使用量子计算机测试量子引力物理学的更大计划迈出的一步。它并不像其他计划中的实验那样替代对量子引力的直接探测，这些实验可能在未来使用量子传感来探测量子引力效应，但它确实提供了一个强大的测试平台来锻炼量子引力的想法。"该研究发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334117.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334117.htm

IBM计算机“基准”实验显示量子计算机将在两年内超越传统计算机

IBM计算机“基准”实验显示量子计算机将在两年内超越传统计算机这项新研究的成果发表在上周的《自然》杂志上。科学家们使用IBM量子计算机Eagle来模拟真实材料的磁性，处理速度比传统计算机更快。IBM量子计算机之所以能超越传统计算机，是因为其使用了一种特殊的误差缓解过程来补偿噪声带来的影响。而噪声正是量子计算机的一个基本弱点。基于硅芯片的传统计算机依赖于“比特（bit）”进行运算，但其只能取0或1这两个值。相比之下，量子计算机使用的量子比特可以同时呈现多种状态。量子比特依赖于量子叠加和量子纠缠等量子现象。理论上这使得量子比特的计算速度更快，而且可以真正实现并行计算。相比之下，传统计算机基于比特的计算速度很慢，而且需要按顺序依次进行。但从历史上看，量子计算机有一个致命的弱点：量子比特的量子态非常脆弱，来自外部环境的微小破坏也会永远扰乱它们的状态，从而干扰所携带的信息。这使得量子计算机非常容易出错或“出现噪声”。在这一新的原理验证实验中，127量子比特的Eagle超级计算机用建立在超导电路上的量子比特计算了二维固体的完整磁性状态。然后，研究人员仔细测量每个量子比特所产生的噪声。事实证明，诸如超级计算材料中的缺陷等因素可以可靠预测每个量子比特所产生的噪声。据报道，研究小组随后利用这些预测值来模拟生成没有噪音的结果。量子霸权的说法之前就出现过。2019年，谷歌的科学家们声称，公司开发的量子计算机Sycamore在200秒内解决了一个普通计算机需要1万年才能破解的问题。但谷歌量子计算机所解决的问题本质上就是生成一长串随机数，然后检查它们的准确性，并没有什么实际用途。相比之下，用IBM量子计算机完成的新实验是一个高度简化但有真实应用价值的物理问题。2019年谷歌量子霸权研究成果参与者之一、加州大学圣巴巴拉分校物理学家约翰·马丁尼斯(JohnMartinis)表示，“这能让人们乐观认为，它将在其他系统和更复杂的算法中发挥作用。”（辰辰）...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366285.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1366285.htm