量子研究最新消息 我國科學(xué)家實現(xiàn)51個超導(dǎo)量子比特簇態(tài)制備

• 劉明月 2023年7月13日 來源：新華社 人民日報 1242 81
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我國量子研究實現(xiàn)新突破!我國科學(xué)家日前成功實現(xiàn)了51個超導(dǎo)量子比特簇態(tài)制備和驗證，刷新了所有量子系統(tǒng)中真糾纏比特數(shù)目的世界紀(jì)錄。記者從中國科學(xué)院獲悉，該研究由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士、朱曉波、彭承志團隊和北京大學(xué)袁驍?shù)瓤蒲腥藛T合作完成，相關(guān)成果7月12日

量子研究最新消息 我國科學(xué)家實現(xiàn)51個超導(dǎo)量子比特簇態(tài)制備

我國量子研究實現(xiàn)新突破!我國科學(xué)家日前成功實現(xiàn)了51個超導(dǎo)量子比特簇態(tài)制備和驗證，刷新了所有量子系統(tǒng)中真糾纏比特數(shù)目的世界紀(jì)錄。記者從中國科學(xué)院獲悉，該研究由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士、朱曉波、彭承志團隊和北京大學(xué)袁驍?shù)瓤蒲腥藛T合作完成，相關(guān)成果7月12日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表。

這項工作將量子系統(tǒng)中真糾纏比特數(shù)目的紀(jì)錄由原先的24個大幅刷新至51個，充分展示了超導(dǎo)量子計算體系優(yōu)異的可擴展性。潘建偉說，在此基礎(chǔ)上，研究團隊首次實現(xiàn)了基于測量的變分量子算法，為基于測量的量子計算方案走向?qū)嵱玫於嘶A(chǔ)。

中國科大實現(xiàn)百兆比特率量子密鑰分發(fā)

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、徐飛虎等與上海微系統(tǒng)所、濟南量子技術(shù)研究院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位的科研人員合作，通過發(fā)展高保真度集成光子學(xué)量子態(tài)調(diào)控、高計數(shù)率超導(dǎo)單光子探測等關(guān)鍵技術(shù)，首次在國際上實現(xiàn)百兆比特率的實時量子密鑰分發(fā)，實驗結(jié)果將此前的成碼率紀(jì)錄提升一個數(shù)量級。該成果于3月14日在線發(fā)表于國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然-光子學(xué)》(Nature Photonics)雜志。

量子密鑰分發(fā)(QKD)基于量子力學(xué)基本原理，可以實現(xiàn)原理上無條件安全的保密通信。提高QKD的成碼率對其實用化起著至關(guān)重要的作用。高碼率可為更多用戶提供服務(wù)，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)共享、分布式存儲加密等高帶寬需求的應(yīng)用。此前國際上最高的實時成碼率是10Mb/s(10公里標(biāo)準(zhǔn)光纖信道下)。為了實現(xiàn)更高的密鑰率，需要解決系統(tǒng)發(fā)送端、接收端和后處理等技術(shù)瓶頸。在發(fā)送端，高碼率QKD需要高保真度的量子態(tài)調(diào)制，然而現(xiàn)有QKD系統(tǒng)在高速調(diào)制下會產(chǎn)生較高誤碼率;在接收端，同時具有高效率和高計數(shù)率能力的單光子探測器不可或缺，超導(dǎo)納米線單光子探測器(SNSPD)具有高效率和低噪聲的優(yōu)點，但其計數(shù)率通常受到較長恢復(fù)時間的限制。

我國首個量子信息技術(shù)領(lǐng)域國家標(biāo)準(zhǔn)《量子計算 術(shù)語和定義》通過國家市場監(jiān)督管理總局(國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會)批準(zhǔn)，已于近日正式發(fā)布，將于今年12月1日實施。該標(biāo)準(zhǔn)是全國量子計算與測量標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會首個獲批發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)范了量子計算通用基礎(chǔ)、硬件、軟件及應(yīng)用方面相關(guān)的術(shù)語和定義，為量子計算領(lǐng)域相關(guān)科研報告編寫、標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)文件編制等工作提供規(guī)范指導(dǎo)。

全球量子計算產(chǎn)業(yè)復(fù)合年均增長率自2022年至2027年為31.28%，而2027年至2035年增長為44.5%，向萬億級產(chǎn)業(yè)規(guī)模邁進。

到2027年，全球量子計算行業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達到87億美元;而到了2028年將快速增長到319億美元，行業(yè)進入爆發(fā)增長期，到2030年整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模預(yù)計將達到1197億美元，行業(yè)應(yīng)用實現(xiàn)較大規(guī)模的推廣，整機采購、云服務(wù)與應(yīng)用解決方案將獲得龐大的采購量;在隨后的5到10年內(nèi)，該產(chǎn)業(yè)規(guī)模將增長到2035年的6070億美元。

量子科技行業(yè)進入爆發(fā)增長期

量子科技發(fā)展具有重大科學(xué)意義和戰(zhàn)略價值，是一項對傳統(tǒng)技術(shù)體系產(chǎn)生沖擊、進行重構(gòu)的重大顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，將引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方向。

近年來，在量子計算領(lǐng)域，世界各個科技發(fā)達國家群雄逐鹿，IBM、谷歌、微軟等企業(yè)你追我趕，通過不同技術(shù)路徑實現(xiàn)對更多量子比特的操縱。去年10月，谷歌研究人員在《自然》雜志發(fā)表論文稱，已成功演示“量子霸權(quán)”，讓量子系統(tǒng)花費約200秒完成傳統(tǒng)超級計算機要1萬年才能完成的任務(wù)。

所謂“量子霸權(quán)”，即量子計算機在某個特定問題上的計算能力超過傳統(tǒng)計算機，解決傳統(tǒng)計算機在合理時間范圍內(nèi)無法解決的復(fù)雜難題。盡管多方對于谷歌的研究成果仍存質(zhì)疑，但毫無疑問，量子計算機已經(jīng)接近超越傳統(tǒng)計算機的運算能力和應(yīng)用前景。

我國科技工作者在量子科技上奮起直追，取得一批具有國際影響力的重大創(chuàng)新成果。經(jīng)過30多年努力，中國已崛起為國際量子科研版圖上的重要力量，在多個戰(zhàn)略方向上實現(xiàn)領(lǐng)跑或進入第一陣營。

2022年9月，美國科學(xué)家研究表明，磁性半導(dǎo)體溴化鉻中的磁振子可與激子配對，激子準(zhǔn)粒子會發(fā)光。這一結(jié)果可被視作量子轉(zhuǎn)導(dǎo)，也就是將一個“量子”能量轉(zhuǎn)換為另一個能量。

2022年10月，首個量子可擴展算法面世。

2023年7月，來自中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等單位的研究人員成功實現(xiàn)51個超導(dǎo)量子比特簇態(tài)制備和驗證，刷新了所有量子系統(tǒng)中真糾纏比特數(shù)目的世界紀(jì)錄，并首次演示了基于測量的變分量子算法。相關(guān)研究成果7月12日在線發(fā)表于《自然》雜志。

量子計算作為量子科技的重要應(yīng)用之一，在面向“十四五”乃至更長遠的未來，有望成為中國在全球科技產(chǎn)業(yè)中“換道超車”、掌握尖端技術(shù)話語權(quán)的重要核心技術(shù)。據(jù)悉，中國、日本等均發(fā)布了國家支持計劃，谷歌、華為、IBM、微軟等也加入了量子產(chǎn)業(yè)競爭。

我國已陸續(xù)建設(shè)了覆蓋京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝雙城經(jīng)濟圈等國家重要戰(zhàn)略區(qū)域，總里程超10000公里的地面光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)。量子衛(wèi)星方面，我國先后發(fā)射了世界首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”、世界首顆量子微納衛(wèi)星“濟南一號”，并在北京、重慶、廣州、濟南等地部署了由國盾量子研發(fā)生產(chǎn)的小型化量子衛(wèi)星地面站，實現(xiàn)與上述衛(wèi)星的對接?；诓粩嗫椕艿牧孔油ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)，量子安全技術(shù)已服務(wù)于政務(wù)、金融、電力等行業(yè)，并不斷貼近民用領(lǐng)域。

若實現(xiàn)量子糾錯機制的應(yīng)用，量子計算有望在10-15年內(nèi)實現(xiàn)商用，預(yù)計量子計算的商用元年在2030年左右。以2030年為量子計算商用元年，預(yù)計2030年全球量子計算市場規(guī)模將達到140.1億美元，并以30%左右的增速平緩上漲，至2035年預(yù)計會達到489.7億美元的量子計算市場規(guī)模。

《2023-2028年中國量子科技行業(yè)發(fā)展前景預(yù)測與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》由中研普華研究院撰寫，本報告對該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進行了分析，重點分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力。

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