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量子物理研究 历史之上新电脑 描绘未来
2018.05.31

说到量子计算机,人们都在谈论美国和加拿大的发展,但荷兰代尔夫特理工大学实际上是受到相关方关注的量子计算机先进研究机构 QuTech 的所在地。这里开展量子计算机、量子互联网等领域的研究,并与世界各地的公司有许多联合研究项目。大约 30 名教职员工也参与其中。代尔夫特理工大学长期以来因其在量子物理方面的研究而闻名,而 QuTech 当前最先进的品质正是由这段历史支撑的。我们采访了该研究所的科学主任 Ronald Hanson 博士,他负责领导 QuTech 的研究和战略。
── 量子计算机目前正在引起全世界的关注。 IBM、谷歌和加拿大初创公司 D-Wave Systems 正在美国进行研究和开发,结果令人期待。其中,QuTech是一个推动与英特尔、微软联合研究的组织,受到各大科技公司的依赖。
是的。首先,让我简单介绍一下 QuTech 的历史。代尔夫特理工大学过去20到30年一直在进行量子效应和纳米结构的基础研究。教授们的愿景是有一天它可以被用作一台量子计算机。 2004年,代尔夫特理工大学推出了量子比特*1首次。这是量子计算机的构建模块*2是一次尝试,虽然还处于基础研究阶段,但已经有五六位教授开始联合研究了。该计划持续了10年并取得了巨大成功。这项研究提供了对量子计算机基础知识的理解以及应该使用哪些构建块的知识。于是我们进入了思考下一步的阶段,但由于我们是进行学术研究的物理学教授,所以我们无法创造出实用的技术。为了实际使用,需要电气工程、光学工程、计算机科学等知识。因此,为了取得具体成果,我们需要一个能够整合所有这些领域并具有明确使命的组织。
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── 因此有必要继续进行能够在组织和战略上实现实际应用的研究。
*3当时像我们这样的理工结合的研究机构在世界上是很少见的。
── 总的来说,量子计算机还不太为人所知。 QuTech制定了三个路线图:“容错量子计算(FTQC)”、“量子互联网和网络计算”和“拓扑量子计算”。您能简要解释一下吗?
“容错量子计算”是量子网关方法*4是一种创建通用量子计算机的方法,该计算机可以纠正错误、长时间运行并处理大量计算。我们首先创建一个量子位,然后将其集成到芯片中,以提高其质量,并在面对外部噪声时自动纠正错误,以确保完美运行。这是实现量子计算机的最大障碍。我们还在考虑研究使用量子技术的电子控制,以及允许量子计算机即使不懂也可以使用的中间软件和编程语言。换句话说,它针对的是系统中包含的架构的所有层。
── 所以你已经把目光投向了一个可以让量子计算机得到广泛应用的堆栈?路线图的第二部分“量子互联网和网络计算”怎么样?
“量子互联网和网络计算”的目标是通过光子通道(光连接通信网络)连接小型量子处理器、大型量子计算机和小型计算功能,创建量子版本的互联网。据说这项技术可以提高通信安全性,并且使用量子技术的协议(通信程序)数量已经在增加。
─ 量子互联网不是在量子计算机实现之前就无法使用吗?
事实并非如此。在某些方面,它比量子计算机更容易创建,因为量子互联网的节点(组成网络的节点)不需要是完整的量子计算机。通过连接现有的量子位,它可以用于多种目的。当然,如果我们同时拥有量子计算机和量子互联网肯定会更好。
[脚注]
- *1
- 量子位:量子计算的最小信息单位。传统经典计算机中的比特只能处于 1 或 0 状态,但量子比特由于其“叠加”特性而可以具有这两种状态。
- *2
- 构建块:构成量子算法的基本元素。
- *3
- 量子互联网:一种基于“量子纠缠”物理现象的信息传输机制,其中一对量子粒子同步,通过测量一个量子位的特性,可以确定另一个量子位的状态)
- *4
- 量子网关方法:一种量子电路方法,可以通过组合门进行任何计算。









