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这些国家对量子技术的开发又有了进展

日期:2017-08-22 15:32

量子技术,带给我们的不仅是产业效应的增长,同时其对国防事业、经济发展都将产生巨大影响。随着量子技术的深入发展,其对人类未来生活的影响逐渐扩大,甚至在部分领域形成颠覆性变革。

 

从通讯到计算机,量子技术进军生活各个领域。而各个国家也在加紧开发与量子技术相关的产品和系统,以抢占发展先机。

 

一起来看看,日本、澳大利亚、德国等等国家近年来都在量子技术中取得了哪些进展?

 

日本开发出大容量量子保密通信系统

 

       日本东北大学电气通讯研究所与学院大学的研究人员联合开发出了目前世界最高水平的隐秘性高速大容量量子光通信系统

 

       该系统首次将量子噪声保密(QNSC)和量子密钥分发(QKD)技术相结合,以接近以前2倍的速度(单信道100GTbps ),成功实现了100km距离的量子信息保密传输,有望实现可抵抗网络攻击的极强安全通讯。

 

       研究人员将光信号的相位与振幅同时多值调制的正交振幅调制(QAM)型QNSC技术,与通过接近单一光子的微弱激光安全传送生成和解密用密钥的4值QKD方式相结合,制作了每隔1s就更新公用密钥的安全、高速、大容量的隐秘光通信系统。该系统使用商用的光通信设备,与既有的光通信系统之间的相容性较高。

 

       研究人员目前在实验中,已对最大128bit的QAM信号进行了传输。若利用既有的波分复用技术进行扩容,该系统还可实现TB级别容量的加密技术。

 

       另外,通过设置多个QKD装置,多中继传输量子密钥,该系统的传输距离也有望延伸至数百千米。

 

新型量子位有助于开发更可靠的硅基量子计算机

       澳大利亚新南威尔士大学( UNSW)的研究人员开发出一种新的量子位其量子叠加态的稳定性比此前提高了10倍,有助于开发更可靠的硅基量子计算机。

 

       量子计算机的量子系统能够对叠加在一起的多个量子同时进行处理,进行高效率的并行计算,对诸如巨大数据库的搜索等问题具有强大的处理能力。

 

       此前,研究人员已经在静态磁场中,利用硅芯片单个磷原子的电子自旋态编码量子信息,建立了目前量子态叠加保留时间最长的固态器件量子位。此次,研究人员提出了新的量子信息编码方法。

 

       新型量子位实现了单个电子的自旋态与高频振荡电磁场耦合。由于微波产生的电磁场以非常高的频率稳定振荡,任何非同频率的噪音或干扰都不会对其产生影响,与单独的电子自旋相比,耦合后的量子位的量子态叠加保留时长提高了10倍。

 

       这种新型量子位被称为“缀饰量子位”,与“未修饰”的“裸量子位”相比,其能够提供更多的量子态控制方法。

 

       “缀饰量子位”通过简单地调整微波电磁场的频率就能控制相应的量子态叠加,就像调频收音机;相反,“裸量子位”控制方法需要调节控制场的开关,就像调幅收音机。

 

       “缀饰量子位”基于标准硅芯片技术而构建,为基于传统计算机的现有制造工艺来创建量子处理器奠定了基础。

 

3D接线技术有望使量子计算机具备高阶量子计算能力

       来自德国INGUN Prüfmittel-bau股份有限公司、INGUN美国公司和美国谷歌公司的研究人员组成的国际研究团队研发出了一款新型量子插座。

 

       其采用全新的3D接线技术联结传统电子器件与量子电路,有助于促进量子计算机实现高阶量子计算能力。

 

       实现高阶量子计算的关键是超导量子比特,超导量子比特能够处在0与1的叠加状态而非传统计算单位的非0即1。

 

       为了使其回到工作起始状态“0",超导量子比特必须处于接近0k的低温环境中。

因此,低温量子电路与室温传统电路的联结是实现真正的量子计算需突破的重要技术难题之一。该量子插座中由弹簧支撑的三维接线能够连接各个量子比特。

 

       其工作时,微波脉冲通过这些接线,控制处于低温恒温器中的量子比特。插座的所有电子器件均适用于极低的环境温度。

 

       该项研究成果为实现真正的高阶量子计算作出了重要贡献。