En physique, il y a une loi bien connue connu sous le nom de la loi de Moore. La loi de Moore est d'avis que le nombre de transistors par unité de surface puce intégrée de doubler tous les 18 mois, va doubler les performances de calcul. Par conséquent, la puce comme base matérielle pour l'industrie de l'électronique continue de rafraîchir les L'imagination de la technologie de l'information électronique.
Récemment, dans le prix scientifique futur rapport académique « Sciences physiques Award » lors de la réunion, le directeur de l'Institut Kavli pour la science théorique, Université de l'Académie chinoise des sciences Zhang Fuchun a dit: « La loi de Moore l'invasion de l'informatique quantique, révolution technologique quantique entraînera des changements dans la technologie, l'économie et la société '
La limite du calcul classique
Lorsque le processus de fabrication de puces grand public restent encore dans le 14 quand 22nm, 2017 ans, IBM a annoncé un processus de fabrication de puces de 5 nm percée. Ce fut une audacieuse prédit que d'ici 2020, le processus de fabrication de puces atteindra 2 à 3 nm. Néanmoins, le développement de puces encore rencontré quelques-uns Problème de goulot d'étranglement, une puce surchauffe, la seconde est l'effet quantique.Zhang Fuchun a déclaré que cela signifie que l'avenir de la loi de Moore peut être établi peut être un gros problème.
Zhang Fuchun analyse la différence entre calcul classique et le calcul quantique «, le bit classique est égal à 0 et 1, le qubit est un quantum 0 et 1 superposition d'état de parallélisme quantique, à savoir, agissant sur les portes quantiques logiques des N qubits peut être simultanément Le calcul des superpositions 2N ajoute bien au-delà des capacités des calculs classiques actuels.
Pour briser la complexité de l'entier N bits, par exemple, Zhang Fuchun dit que l'algorithme classique prend beaucoup de temps, par rapport aux algorithmes des algorithmes classiques et quantiques ont augmentation exponentielle «, qui peuvent être utilisés pour résoudre des problèmes de calcul à grande échelle peuvent être largement Utilisé dans l'analyse de mot de passe, le gros traitement de données, la prévision de temps et d'autres champs.
En fait, le développement de l'informatique quantique peut maintenant être appelé un « théorique et expérimentale » vont de pair. Zhang Fuchun dit qu'à l'heure actuelle il y a eu « à des fins pratiques » des signes dans l'industrie, Microsoft, Google, IBM et d'autres géants de la technologie ont été la recherche et le développement de l'informatique quantique a mis beaucoup de main-d'œuvre, les ressources matérielles et financières en 2005, Microsoft a créé la station informatique quantique topologique de recherche Q ;. 2015, D - vague a lancé plus de 1000 bits de la machine de recuit quantique, 2015, Intel Capital pour développer à base de semiconducteurs En ce qui concerne les ordinateurs quantiques, en 2016, Google et l'Université de Californie, Santa Barbara a réalisé des dispositifs quantiques supraconducteurs 9 bits et, en 2017, IBM a annoncé la réalisation de dispositifs quantiques supraconducteurs 17 bits.
L'informatique quantique au-delà des problèmes de calcul classiques
Quelles sont les exigences pour le dispositif de calcul quantique est? Zhang Fuchun introduit les conditions nécessaires pour atteindre dispositif de calcul quantique est extensible, peut être initialisé, longue cohérence, grilles communes, mesurables. Ce qui, d'évolutivité et de deux aspect sec l'aspect important est l'extensibilité se réfère à l'augmentation du nombre de bits quantiques pour réaliser le calcul quantique à grande échelle, un long temps de cohérence, l'état quantique de maintien de cohérence quantique peut être utilisé pour l'opération logique.
Zhang Fuchun ledit système de calcul quantique présente des avantages et des inconvénients, cependant, « et l'évolutivité des avantages aussi bien la cohérence est difficile d'avoir à la fois un long calcul des problèmes quantiques. « Par exemple, le schéma supraconducteur ayant une évolutivité avantages de relativement bonne, mais il présente aussi des inconvénients du temps de cohérence relativement court, l'avantage relativement long calcul théorique quantique topologique est le temps de cohérence, le taux d'erreur est faible, seulement relativement inférieure dans la phase initiale de l'expérience « informatique quantique supraconducteur Oui. Le schéma expérimental dominant actuel, mais le schéma de calcul quantique topologique a évidemment une vision prospective, théoriquement, pour résoudre le problème de la décohérence quantique et de la correction d'erreur rencontrés dans d'autres programmes.
, Sur la base de l'état quantique peut être correctement préparé des dispositifs quantiques de jonction Josephson, généralement des puces à semi-conducteurs classiques des techniques de microfabrication, ayant une caractéristiques d'expansion facile, dispose également d'un règlement sur le terrain de la technologie relativement mature, la réglementation, la mesure. Zhang Fuchun dit super notre guide de l'informatique quantique au niveau international a été à l'avant-garde de la comparaison, comme USTC, Université du Zhejiang, l'Académie chinoise des sciences du système de couplage qubit physique que la coopération, «la performance est assez bonne. le dernier développement est un des dispositifs quantiques supraconducteurs développés pour 17 qubits Intel , qui vise à démontrer les défis informatiques de l'appareil vont au-delà de l'ordinateur classique.
Dans le calcul quantique topologique, tout sous l'Afrique topologique commutatif de l'Etat peut être réalisé un qubits de topologie stable. Stabilité Topologie et de robustesse contre les impuretés de perturbation, comme l'interaction, de manière à résoudre la correction problème de décohérence et, quantique tolérant aux pannes Calculer
Molécules, particules élémentaires comme les atomes et les dimensions du monde physique, vert évoluer nouveau système multi-corps de la physique des particules dans certaines conditions.
« Il y a un calcul quantique topologique liés à des particules appelées Majorana fermion. » Canal d'introduction Zhang Fuchun, qui se caractérise par ses particules de antiparticules égales eux-mêmes, « actuellement pas dans la nature de ces particules. Cependant, récemment physique les matériaux de la matière condensée trouvent dans le foyer de nombreuses telles particules. au contraire, le mode zéro est Majorana bloc (bloc de construction) de calcul quantique topologique, ce qui est une question d'importance.
Les défis informatique quantique topologique
Alors pourquoi peut particules Majorana? Zhang Fuchun dit que c'était parce que la destruction de la conservation de la symétrie de charge du mécanisme supraconducteur de paires d'électrons (paire Cooper). « La supraconductivité est une superposition des excitations élémentaires des électrons et des trous, vide point est condensé dans le système « positons », afin que nous puissions préparer dans le même règlement de spin « antiparticule particules elles-mêmes = » nouvelles particules, à savoir, les particules de Majorana.
Zhang Fuchun introduit la matière condensée étudie actuellement des particules de Majorana. « Microsoft fait nanofils supraconducteurs sont attendus dans les deux ans déclarés produire un qubit. Topologie d'une dimension nanofils InAs supraconducteurs nanofils + s-ondes supraconducteur d'abord observé le mode zéro, l'écart d'énergie de mode de point d'extrémité de nanofil zéro diminue exponentiellement à mesure que la taille augmente. en outre, Tsinghua Xue Qikun trouve en mode zéro Majorana chirale et similaires.
Par ailleurs, Zhang Fuchun que, face à de calcul quantique topologique de nombreux défis de ces particules sont présentes que Majorana de preuve, ne peut pas tirer une conclusion, l'empoisonnement quantique (empoisonnement quantique) état Majorana et les autres Etats et d'autres Mayola nano particules éloignées; mécaniquement difficile de placer le tricotage de mesure.
Les physiciens ont inventé le transistor en 1947 et ont été les pionniers de l'industrie des semi-conducteurs, jetant ainsi les bases de la technologie de l'information moderne.Alors, les physiciens peuvent-ils faire de nouvelles percées en informatique quantique aujourd'hui? Au cours des dix dernières années, la Chine a réalisé de grandes réalisations dans le domaine de la supraconductivité à haute température et des matériaux topologiques et a fait de très bons préparatifs pour le développement de l'informatique quantique topologique, ce qui me semble très prometteur. "