日本成功研發(fā)超高性能新型量子計算機(jī)并開放試用

日本電報電話公司（NTT）物性科學(xué)基礎(chǔ)研究所成功研發(fā)出了超高性能新型量子計算機(jī)，并從11月27日起通過網(wǎng)絡(luò)向一般用戶開放試用。該計算機(jī)可以瞬間解析傳統(tǒng)計算機(jī)不易解析的復(fù)雜算法。

該新型量子計算機(jī)擅長從龐大的排列組合中找出最佳正確答案，例如，在將2000人按關(guān)系親疏分組的測試中，其能夠以0.005s的速度得出正確答案，速度約為目前最快的大型計算機(jī)的100倍。其基本原理是促使在光纖回路中形成大量的激光“粒子”，根據(jù)分析何種狀態(tài)下光粒子最為穩(wěn)定而推導(dǎo)出結(jié)論。溫度變化曾是最大影響因素，研究人員通過將其放置在不易導(dǎo)熱的箱子中，使其連續(xù)工作時間從試驗(yàn)階段的10min延長至24h。

未來，研究人員將進(jìn)一步優(yōu)化其性能，使之成為提高交通網(wǎng)、無線通信等各類網(wǎng)絡(luò)效率的強(qiáng)有力的工具。 (直 尹)

混合型量子網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息可靠傳送

西班牙光子科學(xué)研究所的研究人員利用兩種完全不同的量子節(jié)點(diǎn)，建立了一種混合型量子通信網(wǎng)絡(luò)，并在兩個節(jié)點(diǎn)間成功實(shí)現(xiàn)了光量子通信。該項(xiàng)研究成果首次證明，不同量子節(jié)點(diǎn)組成的混合型量子網(wǎng)絡(luò)能夠像相同量子節(jié)點(diǎn)之間一樣進(jìn)行可靠的量子信息傳送。

在研究人員創(chuàng)建的混合型量子網(wǎng)絡(luò)中，激光制冷銣原子云作為發(fā)出信息的量子節(jié)點(diǎn)，摻雜鐠離子的晶體作為接收信息的量子節(jié)點(diǎn)，單光子能夠隨時轉(zhuǎn)換波長，其在傳遞信息時的波長甚至能轉(zhuǎn)換成與現(xiàn)有C波段通信系統(tǒng)兼容的1552nm。研究人員還在兩個實(shí)驗(yàn)室間對該混合型量子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明，單光子載體在2.5μm內(nèi)成功將1個量子位的信息從銣原子云節(jié)點(diǎn)傳送到了另一個量子節(jié)點(diǎn)。

據(jù)介紹，該項(xiàng)研究成果是混合型量子網(wǎng)絡(luò)里程碑式的突破，其還能夠與現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)兼容，距離未來應(yīng)用已為時不遠(yuǎn)。 (侯 茜)

我國研發(fā)出無柵極摩擦電子學(xué)晶體管

中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所與清華大學(xué)的研究人員合作研發(fā)出一種無柵電極的柔性有機(jī)摩擦電子學(xué)晶體管。

研究人員利用一個可移動摩擦層直接與介電層接觸起電，實(shí)現(xiàn)了對晶體管源漏電流的調(diào)控。該器件基于介電層與外部直接接觸起電來代替?zhèn)鹘y(tǒng)柵電極電壓的傳感機(jī)制，能夠有效簡化晶體管中柵電極的制備工藝，避免因器件彎曲造成的柵電極損壞，提高其作為傳感器的穩(wěn)定性和耐久性，建立了一種與外界環(huán)境刺激的直接交互機(jī)制，可用于傳感觸覺壓力和磁場強(qiáng)度，靈敏度可達(dá)21%Pa-1和16%mT-1，響應(yīng)時間優(yōu)于120ms，在人機(jī)界面、可穿戴電子設(shè)備及智能傳感領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。 (新 華)

韓國研發(fā)成功超高速運(yùn)轉(zhuǎn)磁性存儲器核心技術(shù)

韓國科學(xué)技術(shù)院和高麗大學(xué)的研究人員合作，成功研發(fā)出了下一代超高速磁疇壁存儲器核心技術(shù)。

磁疇壁存儲器是一種通過磁納米線中磁疇壁移動產(chǎn)生運(yùn)轉(zhuǎn)的新概念存儲元件，具有不易揮發(fā)和低耗電等特征，但其運(yùn)轉(zhuǎn)速度僅能達(dá)到數(shù)百兆比特每秒。此前的磁疇壁存儲器研究多采用“強(qiáng)磁體”物質(zhì)，這種物質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生的磁化朝同一方向排列，不可避免地出現(xiàn)沃克崩潰現(xiàn)象，造成運(yùn)轉(zhuǎn)速度較低等缺點(diǎn)。

韓國研究人員采用GdFeCo鐵磁體（包含釓、鐵、鈷的金屬合金）進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)GdFeCo中的Gd和FeCo的磁化以反平行狀態(tài)排列，兩個角運(yùn)動在零點(diǎn)處重合時，沃克崩潰現(xiàn)象消失，磁疇壁的移動速度在常溫下上升至2km/s。如在磁疇壁存儲器里應(yīng)用該研究成果，有望生產(chǎn)出大規(guī)模、低電量、不易揮發(fā)的下一代超高速儲存器。 (新 華)

我國新型鈧銻碲相變存儲材料研究獲重要突破

中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所的研究人員在新型相變存儲材料研究方面取得重大突破，創(chuàng)新性地提出了一種高速相變材料的設(shè)計思路，即以減小非晶相變薄膜內(nèi)成核的隨機(jī)性來實(shí)現(xiàn)相變材料的高速晶化，通過第一性理論計算與分子動力學(xué)模擬，從眾多過渡族元素中優(yōu)選出鈧（Sc）作為摻雜元素，設(shè)計發(fā)明了低功耗、長壽命、高穩(wěn)定性的Sc-Sb-Te材料，Sc與Te形成的穩(wěn)定八面體成為成核核心是實(shí)現(xiàn)高速、低功耗存儲的主要原因。該項(xiàng)研究成果擁有獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)。

研究人員利用0.13μm互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）工藝制備的Sc-Sb-Te基相變存儲器件實(shí)現(xiàn)了700ps的高速可逆寫擦操作，循環(huán)壽命大于107次。相比傳統(tǒng)Ge-Sb-Te器件，其操作功耗降低了90%，且10年的數(shù)據(jù)保持力相當(dāng)；通過進(jìn)一步優(yōu)化材料與微縮器件尺寸，Sc-Sb-Te基PCRAM綜合性能將得到進(jìn)一步提升。

Sc-Sb-Te新型相變存儲材料的突破，尤其是其在高密度、高速存儲器上的應(yīng)用驗(yàn)證，對于我國突破國外技術(shù)壁壘、開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的存儲器芯片具有重要的價值，對于實(shí)現(xiàn)我國存儲器跨越式發(fā)展、信息安全具有重要意義。 (任霄鵬)

新型量子密鑰分配系統(tǒng)提速

美國杜克大學(xué)、俄亥俄州立大學(xué)和橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員合作開發(fā)出一種新型量子密鑰分配（QKD）系統(tǒng)，能夠以兆比特每秒的速率創(chuàng)建和分發(fā)加密碼，比現(xiàn)有方法快5～10倍，即使同時運(yùn)行多個系統(tǒng)，仍可與目前的互聯(lián)網(wǎng)速度相匹配。

密鑰加密需要收發(fā)數(shù)據(jù)的雙方使用相同或?qū)ΨQ的密鑰對明文進(jìn)行加解密運(yùn)算。隨著計算性能的提升，目前廣泛使用的RSA公鑰密碼算法越來越容易被破解。量子加密技術(shù)基于量子力學(xué)的基本原理——對量子態(tài)進(jìn)行測量會改變最初的量子態(tài)，來保證其安全性。目前，量子加密技術(shù)尚處于發(fā)展初級階段，密鑰傳輸速率很低，限制了其實(shí)際應(yīng)用。此次，美國研究人員開發(fā)的新型QKD系統(tǒng)雖與多數(shù)量子密鑰分配系統(tǒng)同樣使用弱激光來編碼單個光子信息，但通過調(diào)整光子相位和釋放光子的時間，能夠?qū)⒏嗟男畔⑻砑拥絾蝹€光子上。結(jié)合專門開發(fā)的高速接收機(jī)，其傳輸密鑰的速度比目前其它密鑰分配系統(tǒng)快5～10倍。

研究人員表示，用光子編碼的密鑰可以通過現(xiàn)有光纖傳送，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)很容易集成到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中，因此，該新型QKD系統(tǒng)有望推動量子加密技術(shù)的大規(guī)模使用。 (新 華)

澳大利亞量子計算研究取得新進(jìn)展

澳大利亞新南威爾士大學(xué)的研究人員發(fā)明了一種新的量子計算機(jī)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)基于新型“自旋翻轉(zhuǎn)型量子比特”設(shè)計，不同于其它實(shí)現(xiàn)方法，可以使硅量子處理器無需準(zhǔn)確放置原子即可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。更重要的是，其可使量子計算機(jī)最基本單元——量子比特之間的距離達(dá)到百納米量級并依然保持耦合特性，從而大幅降低大規(guī)模制造量子芯片的成本和難度，利用現(xiàn)有工藝技術(shù)便可快捷實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)。研究人員表示，實(shí)現(xiàn)量子計算機(jī)的商業(yè)應(yīng)用需要耗費(fèi)巨大的投入，但這一新型量子計算機(jī)結(jié)構(gòu)使得澳大利亞擁有了發(fā)展量子計算的先機(jī)和優(yōu)勢。

2017年9月，澳大利亞政府支持在新南威爾士大學(xué)成立量子計算公司，以促進(jìn)該大學(xué)在量子計算領(lǐng)域技術(shù)成果的商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化。澳大利亞聯(lián)邦政府、新南威爾士州政府、聯(lián)邦銀行、電信公司和新南威爾士大學(xué)共同出資8300萬澳元推動量子計算公司發(fā)展，計劃到2022年研制出一個10量子比特的基于硅基集成電路的芯片，這可能將成為建造世界上首臺基于硅的量子計算機(jī)的重要里程碑。量子計算公司實(shí)驗(yàn)室設(shè)在新南威爾士大學(xué)的量子計算實(shí)驗(yàn)中心。 (科 技)