我国固态量子芯片刷新世界纪录

摘要：  由中国科技大学郭国平研究组主持的我国“超级973”科技专项“固态量子芯片”研究日前取得重大突破，研究组成功地在“一个电子”上实现10皮秒级(皮秒为时间单位，即10的负12次方秒)量子逻辑门运算，将原世界纪录提高近百倍，为实现基于半导体的“量子计算机”迈出重要一步。

关键字：  量子芯片，  计算机芯片，  半导体

由中国科技大学郭国平研究组主持的我国“超级973”科技专项“固态量子芯片”研究日前取得重大突破，研究组成功地在“一个电子”上实现10皮秒级(皮秒为时间单位，即10的负12次方秒)量子逻辑门运算，将原世界纪录提高近百倍，为实现基于半导体的“量子计算机”迈出重要一步。

根据著名的摩尔定律推算，大约到2020年，每个晶体管将可能小到只有一个电子，即单电子晶体管。据郭国平介绍，计算机的信息处理是通过“0”和“1”来表达信息，这种表达通过开关的闭合来实现。一旦晶体管体积不断变小而出现“隧穿”效应，电子可以直接从晶体管穿过去，将无法利用闭合来控制电子。据了解，目前世界上主要的计算机芯片生产企业仍在想办法避免“隧穿”效应。郭国平表示，从长远来看，与其避免不如加以利用，发展使用“量子运算”，直接利用单个电子的左右、上下等物理特性来表示信息的“0”和“1”。

“计算机当中，任何复杂的运算都是通过单个比特和两个比特的运算操作构成的，这就像建造房子只用圆砖和方砖一样。”郭国平介绍，这次研究组取得的成果就是单个比特运算速度的突破，在一个电子上面完成10皮秒级用1个电子表达信息的两个元素“0”和“1”的运算。此前，美国、日本相关研究机构曾实现千皮秒级别的电控半导体逻辑门，郭国平等人的研究成果，将运算速度提升近百倍达到10皮秒量级，在将量子计算从实验室演示推向实用化之路上迈出重要一步。日前，学术期刊《自然》子刊《自然通讯》全文介绍了这一研究成果。

郭国平表示，我国于近年来启动“超级973”重大科技专项“固态量子芯片”项目，力争在全球下一代计算机芯片竞争中占据主动。量子化芯片一旦应用到计算机当中制造出“量子计算机”，计算机运行速度将呈几何级增长，处理数据的能力也将大大增强。