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集成数千原子量子比特的半导体芯片问世为创建大规模量子通信网络奠定基础美国麻省理工学院和MITRE公司展示了一个可扩展的模块化硬件平台,该平台将数千个互连的量子比特集成到定制的电路上。这种量子片上系统(QSoC)架构能精确调谐和控制密集的量子比特阵列。多个芯片可通过光网络连接起来,从而创建一个大规模的量子通信网络。研究论文发表在近期的《自然》杂志上。由金刚石色心制成的量子比特,是携带量子信息的“人造原子”。通过在11个频率通道上调整量子比特,该QSoC架构允许为大规模量子计算提出一种新的“纠缠复用”协议。(科技日报)

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量子通信网络里程碑中国科大实现模式匹配量子密钥分发据了解,量子密钥分发(QKD)基于量子力学基本原理,可以实现理论上无条件安全的保密通信,因此在近几十年来一直是学术界的研究热点。模式匹配量子密钥分发协议(MP-QKD)是由清华大学马雄峰研究组于2022年提出的一种新型测量设备无关量子密钥分发协议,相较于原始的测量设备无关协议(MDI-QKD),MP-QKD可以将更多的探测事件用于成码,可以很大程度提高成码率。同时,相较于双场量子密钥分发协议(TF-QKD)和相位匹配协议(PM-QKD),MP-QKD无需复杂的激光器锁频锁相技术,节省成本且降低了实际应用难度,同时对环境噪声有更好的抗干扰能力。模式匹配量子密钥分发协议示意图潘建伟、陈腾云研究组基于清华大学马雄峰研究组提出的模式匹配量子密钥分发(MP-QKD)协议,利用极大似然估计的数据后处理方法精确地估算出两个独立激光器的频率差用于参数估计,并结合中科院上海微系统所尤立星团队研制的高效率单光子探测器,实现了实验室标准光纤百公里级、两百公里级、三百公里级以及超低损光纤四百公里级的安全成码,相较于之前的原始MDI实验,成码率有明显提升,并且在三百公里和四百公里距离上较之前实验成码率提升了3个数量级。模式匹配协议的成码率比较图上述研究成果表明,MP-QKD在不需激光器锁频锁相的条件下可以实现远距离安全成码且在城域距离有较高成码率,极大地降低了协议实现难度,对未来量子通信网络构建具有重要意义。论文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.030801...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1342729.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1342729.htm

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物理学家创下原子量子计算机世界纪录:实现超过1000量子位扩大量子系统的规模对于推进量子计算至关重要,因为系统越大,其优势就越明显。达姆施塔特工业大学的研究人员在实现这一目标方面取得了重大进展。他们的研究成果现已发表在著名期刊《光学》(Optica)上。基于二维光镊阵列的量子处理器是开发量子计算和模拟的最有前途的技术之一,可在未来实现非常有益的应用。从药物开发到优化交通流的各种应用都将受益于这项技术。迄今为止,这些处理器已经能够容纳几百个单原子量子系统,其中每个原子代表一个量子比特或量子比特,是量子信息的基本单位。为了取得进一步的进展,有必要增加处理器中量子比特的数量。达姆施塔特工业大学物理系"原子-光子-量子"研究小组的格哈德-伯克尔(GerhardBirkl)教授领导的团队现已实现了这一目标。在2023年10月初首次发表在arXiv预印本服务器上、现在又经过科学同行评审发表在著名期刊《光学》(Optica)上的研究文章中,该团队报告了世界上首次成功实现在一个平面上包含1000多个原子量子比特的量子处理架构的实验。Birkl谈到他们的成果时说:"我们非常高兴能够率先突破1,000个可单独控制的原子量子比特的大关,因为还有很多其他优秀的竞争对手紧随其后。"研究人员在实验中证明,他们将最新的量子光学方法与先进的微光学技术相结合的方法使他们能够大大提高目前对可访问量子比特数量的限制。这是通过引入"量子比特增殖"的新方法实现的。这种方法使他们克服了激光器性能有限对可用量子比特数量的限制。1305个单原子量子比特被装载到一个具有3000个陷阱位点的量子阵列中,并重新组装成具有多达441个量子比特的无缺陷目标结构。通过并行使用多个激光源,这一概念突破了迄今为止几乎无法逾越的技术界限。对于许多不同的应用来说,1000量子比特被视为一个临界值,量子计算机所承诺的效率提升可以在这个临界值上得到首次展示。因此,世界各地的研究人员一直在为率先突破这一门槛而努力。最近发表的研究成果表明,对于原子量子比特,Birkl教授领导的研究小组在世界范围内首次实现了这一突破。该科学出版物还介绍了激光源数量的进一步增加将如何在短短几年内使量子比特数量达到10000甚至更多。编译来源:ScitechDailyDOI:doi:10.1364/OPTICA.513551...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429699.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1429699.htm

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