谷歌最强量子芯片发布后关心一下我国量子芯片的发展

职场   2024-12-18 12:00   安徽  


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谷歌于2024年12月9日推出了最新量子芯片Willow,拥有约100个量子比特,并实现了两项重大突破:突破量子纠错阈值,创下量子性能相对于经典计算的新基准。在五分钟内完成了一项基准测试任务,该任务若用世界上最快的超级计算机Frontier运行,需耗时一千万亿年。谷歌量子人工智能团队对此进行了媒体简报,团队约有300名成员,并计划在加州大学圣塔芭芭拉分校建制造工厂。谷歌表示,Willow的成就证明了构建大型纠错实用量子计算机的可行性,并展示了量子纠错在实践中确实可以发挥作用。谷歌还讨论了其量子业务计划,包括制造芯片、构建系统、提供云服务等。
量子计算、量子通信和量子精密测量是量子产业的三个主要研究方向。量子计算产业正呈现阶梯式多路径演进趋势,产业化关键阶段将至。
量子计算沿着量子优越性、专用量子模拟机、可编程通用量子计算机“三阶段”路线发展。目前,量子计算对特定问题的计算能力已超越超级计算机,实现量子优越性,进入含噪声的中等规模量子(NISQ)时代,正逐步向专用量子模拟机演进。
中国研发的九章二号量子计算机在算力方面超越了美国领先者谷歌的悬铃木量子计算机,打破了美国的量子霸权。
量子通信产业发展分为量子保密通信、量子安全互联网以及量子信息网络三个阶段。近期量子通信产业发展正处于量子保密通信阶段,即应用量子密钥分发技术提供高安全的数据传输和通信服务;量子通信产业发展中期是量子安全互联网阶段,即以量子密钥分发技术为基础构建广泛的密钥管理网络,结合量子安全的密码算法,提供系统性的量子安全服务;量子通信产业发展远期是量子信息网络阶段,即应用量子隐形传态等量子通信技术手段,依托星地一体的广域量子通信网络,实现量子安全网络、量子云计算网络、量子传感网络等网络服务。
量子精密测量产业发展分为专用量子传感器、工业级量子传感器、消费级量子传感器三个阶段。当前量子精密测量产业发展正处于从专用量子传感器向工业级量子传感器过渡的初始阶段,冷原子干涉、热原子蒸气、金刚石氮空位色心、里德堡原子等多条技术路径并行演进。未来产业重点发展方向是提升灵敏度、稳定性、信噪比等核心指标。
说完量子产业,我们主要看看量子芯片。量子芯片素有“超级芯片”之美誉,只因它在计算速度与传输速率方面,相较硅基芯片,提升了 1000 倍!而功耗却仅为硅基芯片的万分之一!更牛逼的是不用光刻机(准确的说不需要高精度光刻机),有机构预计到2027年,全球量子芯片市场规模将达到1000亿元,而到2030年,全球有望实现万亿规模。
安徽量子计算研发中心已筹建一条量子芯片生产线,研发了被称为量子芯片光刻机的NDPT-100无损探针电学测量平台,可以说从量子芯片生产方面建立了完整的产业链。

量子芯片是一种比较新的概念,所以它的生产过程跟传统的硅基芯片还是有一些差别的,在生产的过程当中,使用到的设备主要包括低温电子器件、量子芯片放大器、量子芯片测试仪、量子芯片探针卡等,主要采用的制程在100nm左右

具体生产过程主要是在硅基单量子点上生产量子点,再通过仪器加工成量子芯片,最后再将这些量子芯片放入到量子计算机当中进行最后的调试。

可以骄傲的是我国量子芯片已经形成了相对比较完善的产业链,我们已经成功开发出国产自主量子芯片设计软件及国产量子芯片无损检测(比如NDPT-100无损探针仪),激光修复(比如 MLLAS-100激光退火仪)等核心硬件设备,不受国外卡控!
可以这么说,在量子计算芯片方面,中国同国际领先水平还有三四年的差距。在量子这一块,是我们弯道超车的好机会!

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