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

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

加州理工学院科学家推出消除量子计算机错误的新方法

加州理工学院科学家推出消除量子计算机错误的新方法未来的量子计算机有望彻底改变各个领域的问题解决方式，例如创造可持续材料、开发新药物以及揭示基础物理学中的复杂问题。然而，这些开创性的量子系统目前比我们今天使用的经典计算机更容易出错。如果研究人员能拿出一块特殊的量子橡皮擦，把错误擦掉，岂不美哉？研究人员首次成功演示了"擦除"错误的识别和清除。据《自然》杂志报道，由加州理工学院领导的一组研究人员率先展示了一种量子橡皮擦。物理学家们证明，他们可以精确定位并纠正量子计算系统中被称为"擦除"错误的错误。这项新研究的共同第一作者、加州理工学院物理学教授曼努埃尔-恩德雷斯实验室的研究生亚当-肖说："通常很难检测到量子计算机中的错误，因为仅仅是寻找错误的行为就会导致更多错误的发生。但我们的研究表明，通过一些细致的控制，我们可以精确定位并消除某些错误，而不会造成任何后果，这就是擦除这一名称的由来。"量子计算机基于亚原子领域的物理定律，例如纠缠，这是一种粒子在不直接接触的情况下保持相互连接和模仿的现象。在这项新研究中，研究人员重点研究了一种使用中性原子阵列或不带电原子的量子计算平台。具体来说，他们操纵了封闭在激光制成的"镊子"内的单个碱土中性原子。这些原子被激发至高能状态，即"雷德贝格"状态，在这种状态下，相邻原子开始相互作用。虽然量子设备中的错误通常很难被发现，但研究人员已经证明，只要小心控制，一些错误就能让原子发光。研究人员利用这种能力，使用原子阵列和激光束执行了一次量子模拟，如图所示。实验表明，他们可以摒弃发光的错误原子，使量子模拟运行得更有效率。图片来源：加州理工学院/兰斯-林田这项研究的另一位共同第一作者帕斯卡尔-烁尔（PascalScholl）解释说："我们量子系统中的原子会彼此交谈并产生纠缠，"他曾是加州理工学院的博士后学者，现就职于法国一家名为PASQAL的量子计算公司。纠缠是量子计算机超越经典计算机的关键所在。"然而，自然界并不喜欢保持这种量子纠缠状态，"Scholl解释说。"最终，错误会发生，从而破坏整个量子态。这些纠缠态可以看作是装满苹果的篮子，原子就是苹果。随着时间的推移，一些苹果会开始腐烂，如果不把这些苹果从篮子里拿出来换成新鲜的，那么所有的苹果都会迅速腐烂。目前还不清楚如何才能完全防止这些错误的发生，因此，目前唯一可行的办法就是检测和纠正错误"。新的错误捕捉系统的设计方式是，错误的原子在受到激光照射时会发出荧光或发光。Scholl说："我们有发光原子的图像，它们会告诉我们错误在哪里，因此我们可以将它们排除在最终统计之外，或者使用额外的激光脉冲来主动纠正它们。"在中性原子系统中实施擦除检测的理论最早是由普林斯顿大学电气与计算机工程教授杰夫-汤普森（JeffThompson）及其同事提出的。该团队最近还在《自然》（Nature）杂志上报告了该技术的演示。加州理工学院团队表示，通过消除和定位他们的雷德堡原子系统中的错误，他们可以提高纠缠的总体速率或保真度。在这项新研究中，研究小组发现，1000对原子中只有一对未能纠缠在一起。这比之前的结果提高了10倍，也是在这类系统中观察到的最高纠缠率。归根结底，这些结果对使用雷德贝格中性原子阵列的量子计算平台来说是个好兆头。中性原子是最具可扩展性的量子计算机类型，但直到现在它们才具有高纠缠保真度。参考文献：《高保真雷德堡量子模拟器中的擦除转换》，作者：PascalScholl、AdamL.Shaw、RichardBing-ShiunTsai、RanFinkelstein、JoonheeChoi和ManuelEndres，2023年10月11日，《自然》杂志。DOI:10.1038/s41586-023-06516-4编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1404799.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1404799.htm

科学家提出用液晶构建计算机的新构想

科学家提出用液晶构建计算机的新构想两位科学家在最新一期《科学进展》杂志上撰文提出了一种新的计算机制造方法：用液晶构建计算机，这种计算机将使用分子的朝向来存储数据，其计算方式类似量子计算机，但比量子计算机更容易构建，有望比传统计算机处理更多信息。来自斯洛文尼亚卢布尔雅那大学的伊格·科斯和美国麻省理工学院的约恩·邓克尔提出了一个使用向列型液晶而非电子器件作为基本构件建造新型计算机的方案。他们认为，液晶中的涟漪和瑕疵，可用来制造这种新型计算机。液晶由棒状分子组成，这些分子能像流体一样晃动，但在向列型液晶中，这些分子大多彼此平行。对于电视屏幕等设备，在制造过程中必须去除朝向错误方向的奇怪分子，但这些缺陷是构建液晶计算机的关键。研究人员指出，在普通计算机内，信息被存储为一系列1和0，而在液晶计算机中，信息将被转换成一系列有缺陷的朝向，根据朝向的不同，液晶缺陷可编码为不同的值。电场可用来操纵分子进行基本计算，类似于普通计算机内简单的逻辑门电路的工作方式，在所提出的新型计算机上，这些计算将显示为在液体内传播的波纹。因为液晶计算机不会只使用0和1，所以它的一些计算将类似于量子计算机的工作方式，量子计算机的基础存储单位量子比特可以为叠加状态，因此可同时处理比传统计算机更多信息。而且，由于液晶技术相当先进，用它们来构建计算机或不会像构建量子计算机那样耗时。研究人员指出，其他实验中已成功地用电场将液晶缺陷移动并组装成图案，因此构建向列型液晶计算机最基本的技术已经存在。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1307469.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1307469.htm

中国研究人员声称找到利用量子计算机破解RSA加密的方法，但是数学与量子领域科学家对此表示怀疑

中国研究人员声称找到利用量子计算机破解RSA加密的方法，但是数学与量子领域科学家对此表示怀疑最近几天，一群中国研究人员声称已经想出了一种方法来破解支撑当今大部分在线通信的RSA加密，这些问题得到了极大的缓解。人们普遍认为，量子计算机能够破解在线加密的可能性是未来十年或更长时间可能存在的危险。但来自中国多所顶尖大学和政府支持实验室的24名研究人员表示，他们的研究表明，使用已经可用的量子技术是可能的。到上周晚些时候，高等数学和量子力学交叉领域的一些研究人员对这一说法泼了冷水。Riverlane的Brierley说它“不可能工作”，因为中国研究人员假设量子计算机能够简单地同时运行大量计算，而不是试图通过应用系统的量子特性来获得优势。最早提出量子计算机破解加密方法的美国数学家彼得·肖尔预测，无法一次运行所有计算意味着量子计算机将需要“数百万年”才能运行论文中提出的计算.对于一些量子公司来说，中国关于在线加密的惊人声明表明该技术的重要时刻正在临近。但对于怀疑者来说，这项研究明显的不切实际将证明量子计算仍然是一项令人印象深刻的科学实验，而不是一项实用技术。——（节选）

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