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英国科学家革命性突破:量子计算将加速迈入实用时代


这个消息无疑是革命性的!7月11日,英国牛津大学的衍生公司Oxford Ionics宣布,他们已经制造出了全球性能最优越的量子芯片,而这一芯片还可以在标准半导体工厂内实现大规模生产。更令人振奋的是,这家公司计划在未来三年内构建全球首台实用的256量子比特计算机。

这一里程碑式的进展之所以引人注目,最核心的原因在于这个量子芯片不需要进行纠错。传统需要通过复杂的纠错算法来维持量子计算的稳定性,而牛津Ionics的量子芯片则直接绕开了这一难题,这意味着256个物理量子比特就相当于256个逻辑量子比特。这一成绩远远超过去年的所谓“王炸”级突破。

回顾一下,去年12月4日,IBM发布了1121量子比特的量子芯片Condor,通过先进的纠错算法,它可以达到约11个逻辑量子位的性能。仅仅三天后,哈佛大学则发布了更高水准的纠错算法,通过280个物理量子位达到了48个逻辑量子位,可处理280万亿种状态,这一成就当时被誉为一项重大突破。

但是,如果牛津Ionics能成功实现无需纠错的256量子比特计算机,这将是一次颠覆性的跨越。这不仅能模拟像青霉素分子这种复杂的结构,还能在蛋白质折叠和优化交易策略方面取得突破性进展。以目前的计算能力,用传统计算机模拟这些过程将消耗不可思议程度的资源,甚至与宇宙原子数相当。

到此为止,我们不禁要问,牛津Ionics是如何实现这一壮举的呢?

答案就在于他们革新性地采用电子控制取代了传统的激光控制技术。Ionics使用的是离子阱量子比特,这种量子比特具有高稳定性、高保真度且可扩展,能够在较长时间内维持量子态并进行精准操作。然而,目前的离子阱量子比特主要依靠激光控制,需要复杂的设备和光学元件,不仅难以扩展,且控制精度有限,误差会随着计算过程不断积累。

牛津Ionics发展了一种专利电子量子比特控制系统,并把所有必要的控制组件集成到一个硅片中。这种设计使量子芯片可以利用现有的半导体制造设施和工艺进行批量生产。值得一提的是,现如今Ionics已经使单量子比特操作的保真度达到了99.9992%,双量子比特门的保真度则达到99.97%,均创下行业新纪录。相比之前的技术水准,他们在量子比特数量减少10倍的情况下,性能却提高了两倍多。

量子计算行业公认,如果一台量子计算机能够拥有数百个保真度达到99.99%的量子比特,那么就可以解锁具有商业价值的计算能力。牛津Ionics的成就表明,人类可能比预期更早进入量子计算的新时代,只需再等待三年,我们就可能看见使用标准半导体工艺制造的实用256量子比特芯片。

世界正处于量子计算变革的边缘,牛津Ionics的这一突破无疑为行业注入了强劲的推动力。也许三年后的今天,人类将正式迈入量子计算时代。牛津Ionics给出的答案是,拭目以待这最后的三年!

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