用硅製成的量子邏輯門意味著什麼?是邁向通用量子計算機的一大步嗎?

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量子迴路終於製成 量子計算機指日可待


1.澳大利亞的這篇文章在nature審稿期間和審稿人吵了11個月,最後還是發出來了,還是要恭喜。

2.網易數碼那篇報道太膚淺了,不評價。配圖樣品是Martins2011年被BBC報道的超導量子比特樣品,和澳大利亞基於硅半導體自旋量子比特操作的工作沒有半毛錢關係。原文Quantum computing device hints at powerful future。不實事求是的新聞工作者帶來的報道沒什麼閱讀價值。

半導體量子比特和超導量子比特是兩個完全不同的體系,做操作的方式、性能和局限性都不一樣,但在集成性上來說超導更容易,基於circuit QED的電路設計很容易達到集成化並維持整體結構性能的穩定性,比如Martinis的9個X-mon qubit陣列結構State preservation by repetitive error detection in a superconducting quantum circuit : Nature : Nature Publishing Group,以及Wallraff用於Digital Quantum Simulation的circuit QED結構Phys. Rev. X 5, 021027 (2015),它們的發展在對量子計算的基礎物理研究中帶來了巨大的貢獻。

3.Schoelkopf師徒的那篇science綜述寫的很好,從概念上總結了近年來的眾多進展以及方案。但是眼下,在通用量子計算機面前,我們依然處於第三步到第四步之間徘徊。而且限於體系的局限性,在操作層面上,目前發展的較好的是超導量子比特,而半導體量子比特(硅、砷化鎵等,俗稱量子點)的研究目前突破較少。

4.作為實現超導邏輯量子比特的Surface code模型近幾年發展比較大,最新進展State preservation by repetitive error detection in a superconducting quantum circuit : Nature : Nature Publishing Group

5.澳大利亞的硅半導體量子比特操作屬於對物理量子比特的操作,離量子計算機還很遙遠。

6.科學技術是在不斷發展的,目前各個國家對量子計算的投入越來越大,世界上有越來越多的人開始從事和量子計算相關的樣品製備、測量操作、理論模擬、方案設計等的工作,半導體量子點、超導量子比特、離子肼、NV色心、冷原子、3D腔、機械振子等眾多體系的最新進展每天都在刷新,也許現在就有幾篇重要的工作正在被審稿,有幾項革命性的實驗正在緊張進行中,也許明天就會有更先進的科研進展被媒體報道,也許很快就會有一台真正的量子計算機——也許是幾十年。科研工作者需要的是信心和嚴謹的態度,公眾也是。


拓撲量子編碼,效率是個問題。現在流行的一種觀點,量子LDPC碼能比較好的用於容錯量子計算,理論上差最後一步:是否存在最小距離隨碼長線性增長的量子LDPC碼。2014年的STOC上,離最終解決只差一步,期待,,


這篇文章報道了硅基上基於電子自旋的CNOT門。而CNOT門在其他量子計算可行的體系中,都已經先後實現。

相比於量子邏輯門的實現,量子計算更大的困難在於如何實現多個量子比特,進而進行信息處理。畢竟現階段不同的體系,實現的比特數在十個左右,有些才到兩個比特。只有實現更高數目的量子比特,量子計算才會顯現出其優勢。


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