<pre id="fr5vx"><progress id="fr5vx"><span id="fr5vx"></span></progress></pre>

    <big id="fr5vx"><span id="fr5vx"><progress id="fr5vx"></progress></span></big>

      <noframes id="fr5vx">

          <noframes id="fr5vx"><menuitem id="fr5vx"></menuitem>
          <span id="fr5vx"></span>

          <form id="fr5vx"><strike id="fr5vx"><var id="fr5vx"></var></strike></form><rp id="fr5vx"></rp>
            <progress id="fr5vx"><meter id="fr5vx"></meter></progress>
            <track id="fr5vx"><sub id="fr5vx"><form id="fr5vx"></form></sub></track>

                元宇宙 碳中和 区块链 快讯 正文
                热门: 比特币ATM机(从便利店到药店 美国每周新装数百台比特币自动取款机) 有哪些碳中和基金(基金定投:又有ETF新品!七大基金上报,生物育种VS碳中和ETF?) 区块链比特币行情(美股异动|区块链概念股大幅走低 最大稳定币不再稳定 比特币跌破28000) 比原链和比特币什么关系(脱钩!比特币不再跟随美股) 碳达峰碳中和行动方案提出重要举措(双碳低碳绿色校园碳中和碳达峰能耗平台建设解决方案(附PPT)) 火电企业碳达峰碳中和(“碳达峰”“碳中和”促进能源行业革命)

                比特币病毒寿命(比特币病毒怎么解决的)


                最近在中关村论坛上,北京量子信息科学研究院长寿命超导量子比特芯片的最新成果已经发布,并已成功制造超导性量子比特的退相干时间达到503微秒,创造了新的世界纪录。有趣的是,由于这项成就的标题是“长寿”,一些公众人士带着极大的兴趣站出来,认为它可以通过量子技术可以延长寿命。比特的“寿命”是量子退相干时间。如何保持量子相干是量子计算机发展的关键问题之一,国际竞争日趋激烈。本文用通俗的语言介绍了超导量子的比特以及与“寿命”有关的问题。我们应该明白,量子计算的基础研究和工程还有很长的路要走。

                作者|无辜

                最近,在2021届中关村论坛上发表了一项成就,称为“长寿命超导量子比特芯片”。这一成就使超导量子比特的寿命提高到500岁微秒以上已成为世界同行认可的最高纪录。(当数据发布在arXiv上时,国际商用机器公司量子计算主管Gambetta也在那里啁啾一张图片显示它们的量子寿命已经超过了1毫秒。鉴于IBM及其量子计算团队的信誉,这些数据应该是真实的,但此后他们没有发布任何细节或更多数据。因此,推特不仅可以治理国家。)


                图1在2021中关村论坛上,长寿命超导量子芯片比特被释放作为主要成就之一。


                在论坛上介绍了结果科技博览会在展览期间,它吸引了很多媒体和公众的关注。在这期间,我们发现了一件非常有趣的事情。许多老人站出来问:这项成就真的能延年益寿吗?这个问题真的很难回答。我不能忍受让这些充满希望的老人失望,但我真的不能误导他们!鉴于许多人关注“长寿”,我认为有必要解释量子比特的生命和人的生命其实是两件不同的事情。对人们来说,活得更长、错过世界之美可能是一种普遍的心态。事实上,许多科学家正在努力克服这些困难,但这并不是我们量子技术人员能够解决的问题。请移到与生物、医学和健康相关的展区,也许他们能给出更满意的答案。当然,顺便提一下,我想提醒那些渴望长寿的老人们,要以科学的态度审视科学,不要被动机不纯的奸商所利用,也不要被伪科学所愚弄。

                超导量子比特:建立在宏观基础上量子态比特

                我在这里《返朴》最后一篇文章《当量子计算遇上超导:一场美丽的邂逅》在年,我们谈到了利用超导设备建造量子比特的奇迹。建立一个强大的量子计算机,这注定是一次史诗般的科技冒险。这将是人类伟大探索精神最美丽的注脚之一。二十年后,当人们回顾这一过程时,他们可能会叹息或激动。无论如何,作为证人,他们的内心一定有不同的品味。也许等我退休的时候(如果那天我能活下来),我会写回忆录。这应该很有趣。

                在这次探险中,有几支队伍已经冲向前方,有些队伍已经准备好出发。无论哪支团队能够登上顶峰并赢得圣杯,超导量子计算在当前的发展形势和最新趋势方面无疑处于最前沿。作为一种固态量子器件,它最大的特点是可以设计(我还没有找到一个特别合适的词来表达“工程”的确切含义。现在让我们使用设计)、容易耦合。

                这两个特性与自然原子或其他自然粒子相反。具有原子例如,它的内部结构是固定的,几乎不可能人工“塑造”它们,因此它们通常非常稳定。除了那些放射性元素,大多数原子几乎是永恒的。存在于我们体内的原子可能存在于一亿年前的恐龙体内。这些特性使自然原子具有很长的“寿命”,但相比之下,它们很难理解耦合。如果我们从原子的角度看世界,就像我们从地球上看浩瀚的宇宙一样——一个悬在那里的星球,孤独而美丽。偶尔,天空之外的一些东西会出现,但也会瞬间变成流星,消失得无影无踪。对于这样一个稳定的量子系统,你会发现它看起来很漂亮,但你对此无能为力(难以操纵和测量)!这确实是我们在面对自然原子时所面临的困境,直到21世纪腔量子电动力学(腔QED)两位科学家最终找到了操纵和测量单个原子量子态的方法谢尔盖·哈罗什大卫·J·怀恩兰他们分享了2012年诺贝尔物理奖,以表彰他们。”突破性的实验方法使测量和操作单个量子系统成为可能。”

                超导量子比特恰恰相反。它是通过重新约束超导“宏观量子态”而形成的超精细能级。停留《当量子计算遇上超导:一场美丽的邂逅》我在书中对此做了一些叙述。在这里,我可以补充一点,说得更生动。

                在微观世界中,一个或几个原子、电子等自然处于量子状态,并受多年的静态影响量子力学以…为主。让我们将原子与人进行比较,观察单个原子,就像观察玻璃罩中的人一样。此时,我们发现这个人实际上是“量子”。然而,当大量这样的粒子聚集在一起,同时存在一定的相互作用时,量子性质将迅速消失并进入“宏观世界”,行为将变得经典。正如我们站在高高的平台上,观看广场上的人群一样,我们很难区分或跟踪某人的具体行为和踪迹。我们所看到和感受到的只能是一些整体行为,比如人群聚集和流动的地方。我们每天看到的物体中的原子数是10^23级,想象一下,当我们看到数十亿人的集体时,我们会看到什么?平心而论,我们不可能分辨出此时有人在做什么。


                图2寻找维尼?在一个拥有多个自由度的群体中(广场上的每个人都可以被视为“自由度”),我们不再关注个人行为,而只能看到集体行为。

                但是如果我们把所有的人都训练成一支军队,情况就不同了。国庆阅兵时,一个方阵经过天安门,所有士兵的行动和叫喊都是统一的。此时,群体的集体行为与任何“个人”的行为是一致的。如果个人行为是“量子的”,那么可以想象这支军队的行为是量子的。宏观量子态就是这样一支军队。目前,我们人类已经发现了几个这样的“宏观量子态”,包括百色爱因斯坦冷凝物BEC,超导态。毛主席说得好,团结就是力量。在这个整洁统一的“量子军队”中,各种各样的量子效应它会被放大,就像“为人民服务!”游行队伍高呼,这是无价之宝。这就解释了为什么比特,一个基于宏观量子态的超导量子,很容易耦合(互动)——尽管与任何单个粒子的耦合非常弱,但从具有相同行为的大量粒子的集体观点来看,耦合将变得非常强。


                图3阅兵场上的情况不同:所有士兵都很整洁,都是同一个人。在这一体系中,“集体自由”与“个人自由”在一定程度上是一致的。

                量子比特的“生命”:他们有自己的“时钟”

                一切都是辩证统一,量子态无法判断外部相互作用是来自我们的人为操纵还是其他无法解释的来源。因此,集团军模式的宏观量子态确实可以加强与外部世界的相互作用,使操作、耦合和读出更容易,但也更容易受到外部干扰。

                从物理上讲,我们称这些不可控和不可知的自由度为噪音。在固体中,量子态所面临的环境要比单个原子中量子态所面临的环境复杂得多。原子和电子的随机运动,空间中的各种电磁波,甚至宇宙射线,将与我们精心准备的量子态相互作用,从而“窃取”信息并迅速消失在茫茫人海中。由于计算本质上是一个信息处理过程,因此信息丢失自然与计算错误相对应。

                现在,我们终于把主题带回“生活”。用通俗的话来说,上面提到的信息丢失相当于这个量子态的死亡,所以我们称量子比特防止信息丢失的时间为“生命”。由于量子过程的噪声和内在随机性,这种所谓的“寿命”实际上是一个统计特征时间,在物理上称为“退相干时间”(消相干时间)”。原则上,量子计算的所有操作动作都应该在比这个时间短得多的时间内完成,以避免错误。这是建造量子计算机的“divincenzo标准”之一(见《当量子计算遇上超导:一场美丽的邂逅》)

                与其他量子比特相比,超导量子比特的寿命非常短(原因已在前面提到)。当前的典型值约为10-100微秒。这个时间比我们眨眼的时间要短得多。如果我们使用人类的生物钟,这个生命几乎不值得一提。但是我们应该从量子比特的角度来看待它,不是吗?


                图4《星际穿越》在里面飞艇当接近黑洞时,时钟变得非常慢:宇宙飞船上一个小时,地球上七年过去了!同时,不同的“滴答声”,体验差异是巨大的。

                对于超导量子比特来说,量子门操作的时间约为10-100纳秒。因此,我们可以把这个门操作的时间看作量子比特的“滴答声”(勾选tock)。如果量子比特的寿命是100微秒,它的一个“滴答声”是50纳秒,那么它将在2000个“滴答声”之后“驱动起重机向西”,这就是这个比特可以执行的操作的限制。如果量子比特的“滴答”相当于我们的“滴答”,量子比特可以活半个小时!

                通过材料和微纳加工技术的创新,北京量子信息科学研究所将这种“寿命”延长到503微秒。例如,它可以活近三个小时。如果你只有半个小时的生命,恐怕许几下辈子的愿望就足够了,但如果你有三个小时,你甚至有时间回家为家人做饭,一起享受美食。它不香吗?

                可以看出,量子比特的寿命不能仅仅用绝对时间来衡量。如前所述,实际有效寿命需要结合“滴答声”的长度来衡量。以另一种量子比特——核磁共振量子比特为例,其退相干时间一般为1秒左右,而一次门操作的时间为1-10毫秒。根据上述等效方法,它只相当于人类寿命的2到20分钟——尽管它的绝对寿命是超导量子比特的数万倍。如何缩短“滴答声”并使量子门更快、更准确是另一个需要突破的技术挑战,这里暂时不讨论。我可以在下面几章中把它作为一个专题来写。请期待。

                数量与寿命

                由于量子比特操纵误差主要来源于“退相干误差”,且退相干误差与寿命成指数关系,因此延长寿命无疑对提高操纵精度有很大帮助。寿命一直是超导量子比特的短板。当第一个超导量子点比特被制造出来时,它的寿命不到3年纳秒(这仍然是估计的,没有准确测量)。因此,在超导量子计算研究的早期和中期,如何提高量子比特的寿命是一个核心主题,甚至评价一个量子比特的形式(超导量子比特也有多种形式)前景的主要指标。如今,主流超导量子比特的寿命已达到100微秒量级,比诞生之初增加了5个数量级,其发展速度与摩尔定律相当!凯文·凯利凯文·凯利在他的经典作品中《失控》技术发展的规律已在本文中描述。与摩尔定律相似的指数发展规律在许多领域都出现在一定阶段,指数摩尔定律的发展也是技术发展最具活力的标志。


                图5比特超导量子寿命发展的“摩尔定律”

                量子自相变比特(全称为“传输线旁路等离子体振荡量子比特”,更适合transmon)和电路量子电动力学(电路QED)超导量子计算经过发展,其发展重点逐渐向大规模转移。人们越来越期待比特人数增加带来的奇迹,,谷歌量子霸权(量子超能力,现在人们不喜欢这个词,更喜欢使用“量子优势”)这一趋势的表现将这一趋势推向了高潮。比特数量的增加带来的工程挑战自然让许多研究人员充满热情,但行业迟早会反思:目前量子比特的生命真的足够吗?如果你创造了很多吵闹的比特,能更真的成为奇迹吗?我相信那些真正熟悉并希望制造实用量子计算机的人会在心中找到答案。我的答案是:如果我们不不断提高量子比特基本单元的性能,包括门操作的寿命和保真度(扣除错误率后的精度就是保真度),大规模超导量子计算的道路就不远了。如果材料生长、表面界面处理、微纳加工等基础科学技术的突破,可能会带来大规模的质的飞跃。但这是一条艰难的道路。

                量子纠错-“间谍海上战术”

                还有一种方法可以降低错误率,提高比特的生活和操作保真度。我以前在家《返朴》AdrianCho的文章推荐给读者《量子计算的下一个超级大挑战》,详细描述了这种量子纠错方法。量子纠错的主要思想是将量子态编码到一个更大的空间,以提高量子态的抗噪声能力。例如,我们最初将信息交给一名情报人员保管。间谍活动是危险的。周围有各种各样的黑客。他们会不断攻击我们的情报人员,窃取或破坏他手中的信息。即使是最顶尖的情报人员也只能保护手中的情报几个小时,而糟糕的几分钟被偷走了。这个问题很麻烦。如果我们继续这样下去,我们就不能做情报工作!最后,情报局想出了一个新方法:他派出更多的情报人员。每个人手里都拿着一份资料。他们会定期检查手中的信息,一旦一人或多人的信息出错,他们会尽快纠正。这样,只要我派出足够多的情报人员,他们检查信息的速度足够快,无论黑客如何攻击,他们都可以保持信息的完整性。到目前为止,信息丢失的问题已经得到了完美的解决。这个比喻可能不太合适,因为它不考虑黑客在拿走情报后会做些什么坏事。也许这些黑客只是一群邪恶的利益集团,以破坏为荣。

                早期提出的量子纠错算法更像是一个数学玩具,因为它们对每个情报官员的素质要求太高,这是目前连我们的顶级特工都做不到的。直到Kitaev提出拓扑编码方法,经过改进才演变为所谓的“曲面编码”。这种纠错代码大大降低了对情报人员质量的要求,我们目前的技术也可以实现。代价是我们需要更多的特工,这可以称为“间谍海战术”:根据现有技术水平的估计,需要3000多名这样的情报特工来构建一个“永恒的量子波”!幸运的是,我们至少看到了希望。


                图6。表面编码:目前最实用的量子纠错码。图(a)中的空心点为数据比特,实心(黑色)点为纠错比特。将信息以某种形式编码到数据比特中,然后将数据比特与纠错比特[以(b)和(c)的形式]纠缠,并测量纠错比特。您可以在不破坏数据比特信息的情况下跟踪他们是否有错误,并不断重复此过程,从而不断更正错误。

                虽然表面编码对物理比特性能的要求已经大大降低,但仍然充满挑战。到目前为止,没有一个团队在最简单的“surface-17”(包括9个数据比特和8个纠错比特)编码结构中实现了真正的纠错,即突破了错误率的盈亏平衡点未来要想在这一领域取得突破,还有赖于比特身体素质的提高,而最关键的指标之一就是静物力。这是一条更困难的道路。

                到目前为止,中国在单个超导量子寿命方面的突破意义不言而喻。但这远非探险的终点,甚至连终点都没有,这是不值得自满的。如何将这些技术扩展到包含更多量子比特的芯片,以及如何进一步提高量子门控制的保真度将是下一个更重要的挑战。

                推荐文章

                羞羞影院午夜男女爽爽免费_极品粉嫩尤物自慰喷水_好深好爽办公室做视频_欧美综合网