最快量子逻辑门 中国量子芯片又破世界纪录

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　　据2月4日报道，中国中科院量子信息重点实验室郭国平教授半导体量子芯片研究组及其合作者又破世界纪录，通过实验成功实现世界上最快速量子逻辑门操作，取得半导体量子芯片研究的重要突破。

　　日本科学家正研制比现在使用的速度快数倍的量子芯片。东京大学的研究人员正在一间无尘净室中寻找一种新型的半导体，他们使用价值800万美元的设备把几种材料的仅有几个原子厚的显微层结合在一起，使它比较容易让电子四处流动。他们把这种新化合物叫做实验性的量子芯片。

　　富士通公司的研究人员已经研制出了一种实验型的量子芯片，他们说它每秒钟的运算能力可高达1万亿次。

　　众所周知，世界上第一台计算机埃尼亚克占地170平方米，功率达174千瓦，可是其运算速度还不如普通计算器。随着半导体产业的飞速发展，电子产品的尺寸越来越小，晶体管集成度越来越高，单个晶体管的尺度也越来越小，由尺寸效应等导致的量子效应也越来越明显。

　　由摩尔定律推算，大概到2020年，每个晶体管将小到只有一个电子。此时单个电子的运动将满足微观世界中量子力学的物理规律。信息的这种量子化趋势将极大地影响未来信息处理中的编码方式、运算规律和读取方式等各个环节，甚至彻底改变目前半导体信息产业的格局。

　　现有的超级计算机的每秒钟运算速度仅限于几百亿次。这种量子芯片中的电子几乎不需要什么电流就能从一个部位跳到另一个部位，所以它的电力消耗也是微不足道的。这种量子芯片的一个主要缺陷是：必须在零下220℃的温度下操作。使它能在室温下工作，是未来研究的课题。

　　研究组从可大规模集成化的半导体单电子晶体管的设计制备出发，在砷化镓铝异质结中制备出一种集成了双路量子探测通道的栅型双量子点复合结构，并且通过调节加载在栅电极上电秒冲的高度和宽度，成功实现了世界上最快速的皮秒量级单比特超快普适电控量子逻辑门，比国际上公开报道的电控半导体逻辑门的运算速度提高近两个数量级。更快和更大规模的集成始终是芯片技术的核心梦想。更快的量子逻辑门操作，才有可能将量子计算从小规模的实验室演示推向真正的实用化。

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