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谷歌通用量子計(jì)算機(jī)開發(fā)取得重要突破

美國谷歌公司開發(fā)出了通用量子計(jì)算機(jī)原型產(chǎn)品。該產(chǎn)品結(jié)合了目前人們已知的兩種量子計(jì)算技術(shù)。其中，一種技術(shù)使用針對(duì)特定問題、有著特殊排列的量子位來設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)數(shù)字電路（包括避免計(jì)算結(jié)果偏離的誤差修正方法等）。另一種技術(shù)被稱作“絕熱量子計(jì)算（AQC）”。量子計(jì)算機(jī)將特定問題編碼為一組量子位，并逐步調(diào)整這些量子位之間的互動(dòng)，以“塑造”共同的量子態(tài)，得出解決方案。然而，這種技術(shù)受到隨機(jī)噪聲效應(yīng)的限制，可能會(huì)引入系統(tǒng)無法修正的誤差。

谷歌公司開發(fā)的通用量子計(jì)算機(jī)原型產(chǎn)品采用由十字形的鋁制薄膜制成、寬度約為400μm的9個(gè)固態(tài)量子位。這些量子位被固定在藍(lán)寶石表面上。研究人員將這些鋁制薄膜的溫度降低-273℃，使金屬成為超導(dǎo)體，利用這些超導(dǎo)態(tài)的量子位，向其中編碼信息。

在演示中，研究人員對(duì)量子位進(jìn)行排列，使其模擬有一定自旋態(tài)的磁性原子陣列，通過量子位確定總勢能最低的原子自旋態(tài)組合。據(jù)稱，未來幾年，超過40個(gè)量子位的設(shè)備或?qū)⒊蔀楝F(xiàn)實(shí)。屆時(shí)，對(duì)量子動(dòng)力學(xué)的模擬將成為可能，而這是傳統(tǒng)硬件無法實(shí)現(xiàn)的。

（維金）

我國成功研制硅基導(dǎo)模量子集成光學(xué)芯片

中國科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員在量子集成光學(xué)芯片研究方面取得新進(jìn)展，首次成功研制了硅基導(dǎo)膜量子集成光學(xué)芯片。

研究人員在硅光子集成芯片上首次以硅納米光波導(dǎo)本征模式作為量子信息編碼的新維度，實(shí)現(xiàn)了單光子態(tài)和量子糾纏態(tài)在偏振、路徑、波導(dǎo)模式等不同自由度之間的相干轉(zhuǎn)換，其干涉可見度均超過90%，為量子集成光學(xué)芯片上光子多個(gè)自由度的操縱和轉(zhuǎn)換提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

與自由空間光學(xué)器件、光纖光學(xué)器件相比，集成光學(xué)器件及系統(tǒng)具有尺寸小、可擴(kuò)展、功耗低、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，但量子信息的編碼問題長期制約著量子集成光學(xué)芯片集成度的提升和功能擴(kuò)展。

研究人員首次提出采用多模波導(dǎo)的本征模式作為編碼量子信息的新自由度，利用一條支持多個(gè)波導(dǎo)模式的多模波導(dǎo)，有望實(shí)現(xiàn)量子信息高維編碼。例如，對(duì)于寬度約2.4μm的SOI光波導(dǎo)，可支持8個(gè)導(dǎo)模，對(duì)應(yīng)于8維光子信息編碼。特別是這些模式之間相互正交，有效避免了信息串?dāng)_問題，同時(shí)，還可在量子信息編碼過程中利用光子的多個(gè)自由度，顯著提升信息容量。研究人員利用新型硅基片上的模式轉(zhuǎn)化器和模式復(fù)用器，成功實(shí)現(xiàn)了偏振、路徑和波導(dǎo)模式自由度之間的任意相干轉(zhuǎn)換，充分驗(yàn)證了在量子集成光學(xué)芯片中同時(shí)操縱多個(gè)自由度的可能性，為實(shí)現(xiàn)量子集成光學(xué)芯片中高維量子信息編碼過程奠定了重要的基礎(chǔ)。

（科大）

最小等離激元體系量子器件研制成功

南京大學(xué)固體微結(jié)構(gòu)物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員研制出了迄今為止尺寸最小（14μm× 14μm）的光量子控制—非門。

據(jù)悉，該量子邏輯門是世界上首個(gè)基于等離激元體系的具有光量子信息處理功能的量子器件，能夠進(jìn)行二比特量子操作，可作為光量子集成芯片上的基本運(yùn)算單元。

光量子通訊、光量子測量和光量子計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展均依賴于集成光量子芯片。為了應(yīng)對(duì)大規(guī)模信息處理和計(jì)算的需求，芯片尺寸一直是研究人員關(guān)注的重點(diǎn)。此次研制成功的二比特控制—非門和單比特哈達(dá)瑪門是通用量子計(jì)算芯片的兩種基本邏輯單元。這種基于表面等離激元構(gòu)建的光量子邏輯門體積小，邏輯功能真值表顯示，該邏輯門具有高糾纏保真度。該項(xiàng)研究進(jìn)展是向著實(shí)現(xiàn)光量子信息處理和量子計(jì)算芯片目標(biāo)前進(jìn)的一項(xiàng)重要突破，具有重要的意義。

（王佳雯）

中科大研究成功百毫秒級(jí)高效量子存儲(chǔ)器

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究人員采用冷原子系綜在國際上首次研究成功百毫秒級(jí)高效量子存儲(chǔ)器，為遠(yuǎn)距離量子中繼系統(tǒng)的構(gòu)建奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

近年來，中科大研究人員先后發(fā)展了三維光晶格限制原子運(yùn)動(dòng)、基于偏置磁場的差分光頻移補(bǔ)償、基于大失諧參考光的腔長鎖定等多項(xiàng)關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)技術(shù)，使原子運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的退相干得到了大幅抑制，并最終成功實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)壽命達(dá)0.22s、讀出效率達(dá)76%的高性能量子存儲(chǔ)器，首次將存儲(chǔ)壽命及讀出效率提升至可滿足遠(yuǎn)距離量子中繼的實(shí)際需求。據(jù)估算，當(dāng)前結(jié)果結(jié)合多模存儲(chǔ)、高效通訊波段接口等技術(shù)，原理上已能夠支持通過量子中繼實(shí)現(xiàn)500km以上的糾纏分發(fā)，并超越光纖直接傳輸極限。

（科大）

量子保密通信“京滬干線”年底開通

據(jù)悉，量子保密通信“京滬干線”工程目前已完成了3/4。

量子保密通信“京滬干線”工程是由國家發(fā)展和改革委員會(huì)立項(xiàng)實(shí)施的大尺度光纖量子通信骨干網(wǎng)工程，從北京出發(fā)，經(jīng)過濟(jì)南、合肥，到達(dá)上海，全長2000余千米，目前已經(jīng)完成了約1500千米，而剩下的500千米預(yù)計(jì)將于7月打通。預(yù)計(jì)11月左右，量子保密通信“京滬干線”可以達(dá)到“開始運(yùn)行”狀態(tài)，年底可正式交付使用。

利用這一高可信、可擴(kuò)展、軍民融合的廣域光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)，京滬兩地的金融機(jī)構(gòu)可以進(jìn)行保密通信，包括電話、視頻通話、電子郵件等，提高相關(guān)領(lǐng)域的通信安全性。

（張蓋倫）

中科院電力線載波通信技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化獲進(jìn)展

中國科學(xué)院微電子研究所的研究人員在應(yīng)用于智能電網(wǎng)的電力線載波通信技術(shù)研究方面取得了多項(xiàng)突破性科研成果，開發(fā)出了多款電力線載波通信芯片，并在智能電網(wǎng)信息采集系統(tǒng)上獲得了廣泛應(yīng)用。

研究人員建立了電力線網(wǎng)絡(luò)噪聲、衰減及阻抗變化的傳輸特性模型，提出了先進(jìn)的SFOFDM調(diào)制解調(diào)、基于壓縮感知理論的脈沖噪聲干擾抑制、分級(jí)同步等技術(shù)，大幅降低了通信虛警和誤警概率，通過多維動(dòng)態(tài)信道預(yù)測技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測信道多維傳輸特性，完成了多個(gè)系列的標(biāo)準(zhǔn)、算法、芯片、組網(wǎng)和應(yīng)用解決方案。

基于上述研究成果，研究人員還開發(fā)了多款電力線載波通信芯片。該系列芯片具有高靈敏度、高速率、高集成度等特點(diǎn)，同時(shí)具備相位檢測、載波信號(hào)強(qiáng)度檢測和噪聲抑制等功能模塊，支持軟件載波在線升級(jí)功能，大幅提高了通信的可靠性。

（中科）

航天科工突破國產(chǎn)化計(jì)算機(jī)輕量級(jí)虛擬化技術(shù)

中國航天科工集團(tuán)公司第二研究院第706研究所突破了國產(chǎn)化計(jì)算機(jī)輕量級(jí)虛擬化技術(shù)，成功將輕量級(jí)虛擬化平臺(tái)遷移至自主研發(fā)的國產(chǎn)化計(jì)算機(jī)中，有力地推動(dòng)了國產(chǎn)化計(jì)算機(jī)在云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施中的推廣應(yīng)用。

706所充分發(fā)揮自身在國產(chǎn)化計(jì)算機(jī)開發(fā)方面積累的技術(shù)優(yōu)勢，有效地解決了國產(chǎn)化主機(jī)輕量級(jí)虛擬化難題，使輕量級(jí)虛擬化技術(shù)在不需要硬件支持的環(huán)境下，可適配飛騰、龍芯等多款國產(chǎn)處理器，并獲得了與物理主機(jī)幾乎一致的性能和處理能力。

此外，該項(xiàng)技術(shù)突破還能夠?qū)⒍鄠€(gè)國產(chǎn)化主機(jī)整合為可彈性伸縮的計(jì)算機(jī)集群，彌補(bǔ)了目前國產(chǎn)計(jì)算機(jī)性能和可靠性短板，大幅提升了系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。

目前，706所正在開展集輕量級(jí)虛擬化計(jì)算服務(wù)、云存儲(chǔ)服務(wù)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)、安全可靠云開發(fā)環(huán)境等功能于一體的自主可控云計(jì)算平臺(tái)的構(gòu)建工作，推動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)逐步向云平臺(tái)遷移，大力構(gòu)建安全可靠云計(jì)算生態(tài)環(huán)境，為確保信息安全和國家安全提供有力的保障。

（科工）

“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)榮登全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜首

6月20日，新一期全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單在德國法蘭克福舉辦的國際超算大會(huì)（ISC）上公布，我國“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)取代“天河二號(hào)”榮登榜首。

據(jù)悉，“神威·太湖之光”采用我國自主設(shè)計(jì)研發(fā)的“申威”系列處理器芯片，由國家“863計(jì)劃”重點(diǎn)項(xiàng)目、國家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心研制，安裝于國家超級(jí)計(jì)算無錫中心，是全球首臺(tái)運(yùn)行速度超過10億億次/秒的超級(jí)計(jì)算機(jī)，峰值性能高達(dá)12.5億億次/秒，持續(xù)性能達(dá)到9.3億億次/秒，接近“天河二號(hào)”的3倍，計(jì)算功耗比為60.51億次/瓦，比“天河二號(hào)”節(jié)能60%以上。

中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院先進(jìn)計(jì)算與數(shù)字工程研究所參與了多項(xiàng)與超級(jí)計(jì)算機(jī)相關(guān)的科研工作，針對(duì)“神威·太湖之光”全新的計(jì)算核心架構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)飛機(jī)、高速列車流場分析、城市污染擴(kuò)散、腦血流模擬等一系列在研應(yīng)用課題的算法和軟件進(jìn)行了性能測試和調(diào)試工作，在大規(guī)模并行科學(xué)與工程計(jì)算領(lǐng)域邁入了世界前列。目前，該研究所的研究人員開發(fā)的算法及軟件已成功在“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)上部署，實(shí)現(xiàn)了100萬核的并行可擴(kuò)展性，可對(duì)上述大規(guī)模計(jì)算密集型應(yīng)用問題進(jìn)行高效率、高精度及高時(shí)效性模擬。

（新浪）

中科院阻變存儲(chǔ)器研究獲新突破

中國科學(xué)院微電子研究所的研究人員在阻變存儲(chǔ)器（RRAM）三維垂直交叉陣列研究領(lǐng)域取得了新的突破性進(jìn)展，提出了自對(duì)準(zhǔn)高性能自選通阻變存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，為高密度、低成本三維垂直交叉陣列的制備提供了解決方案。

在實(shí)現(xiàn)阻變存儲(chǔ)器高密度應(yīng)用方面，垂直結(jié)構(gòu)的交叉陣列具有制備工藝簡單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。自選通阻變器件是該陣列架構(gòu)的核心，一般由選通層和阻變層組成。當(dāng)垂直交叉陣列極限微縮時(shí)，層間的漏電就會(huì)成為重要的問題。針對(duì)這一問題，研究人員在國際上首次提出了采用自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)構(gòu)建自選通阻變器陣列架構(gòu)的方法，有效消除了陣列中的層間漏電流，使垂直阻變存儲(chǔ)陣列的微縮能力達(dá)到5nm以下。研究人員研制成功的自對(duì)準(zhǔn)自選通阻變器件具有優(yōu)良的阻變性能（漏電流＜0.1pA，非線性比＞1000，操作電流＜1μA），以及良好的保持特性和耐久性。

（中科）

世界首款千核CPU問世

美國加州大學(xué)戴維斯分校的科學(xué)家研制出一款包含1000個(gè)核心的中央處理器（CPU）——KiloCore。該處理器包含6.21億個(gè)晶體管，每秒可完成1.78萬億次運(yùn)算，據(jù)稱是迄今核心數(shù)量最多的CPU。

據(jù)介紹，KiloCore是世界上首個(gè)千核處理器芯片，也是目前由大學(xué)研制的時(shí)鐘頻率最高的處理器。雖然此前也有多個(gè)團(tuán)隊(duì)制造出了各種多核心處理器，但核心數(shù)量一直未超過300。

KiloCore的每個(gè)核心都可以獨(dú)立于其它核心運(yùn)行自己的程序，比其它處理器所采用的“單指令多數(shù)據(jù)”方法靈活得多，也更容易在其它領(lǐng)域推廣應(yīng)用。此外，KiloCore具有超低功耗。在每秒鐘執(zhí)行1150億次指令時(shí)，其功耗僅為0.7W，是目前已知最節(jié)能的超多核處理器。但在性能上，其效率比目前筆記本電腦的CPU高100倍以上。

據(jù)介紹，KiloCore實(shí)現(xiàn)高性能與低功耗并存的訣竅在于，科學(xué)家將一個(gè)應(yīng)用程序分成了許多小塊，每一塊都可以平行運(yùn)行在獨(dú)立的進(jìn)程上。1000個(gè)核心均有自己的運(yùn)行周期，這意味著在沒有任務(wù)需求時(shí)，空閑的核心可以自行關(guān)閉以節(jié)約能源。這種設(shè)計(jì)不僅節(jié)能，還能夠避免共用存儲(chǔ)器區(qū)域經(jīng)常會(huì)發(fā)生的數(shù)據(jù)瓶頸問題，在并行處理大數(shù)據(jù)時(shí)效果尤為明顯。

（王小龍）