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量子计算：日本向基于光的技术迈进

量子创投界

2021-12-23

导读：一个日本科学家团队本周三宣布，在开发利用光子或光粒子的量子计算机方面迈出了关键一步，光量子计算机将会减少量子计算机对稀释制冷机超低温环境的依赖。

NTT、东京大学(University of Tokyo)和日本理化研究所(Riken)的目标是，到2030年建成完善的光量子系统。

“压缩光”通过光纤进行量子信息处理

光量子计算机

一个日本科学家团队本周三宣布，在开发利用光子或光粒子的量子计算机方面迈出了关键一步，光量子计算机将会减少量子计算机对稀释制冷机超低温环境的依赖。

包括日本电报电话公司(Nippon Telegraph and Telephone)、东京大学和日本理研所(Riken)在内的研究团队已经开发出一种高性能的“压缩光”光源，用于光量子计算中传输信息。

他们的目标是在2030年之前利用这项技术开发出强大的量子计算机。

政府提供资金

学术界的这一努力标志着日本在这一领域迈出了重要一步，预计这一领域将对未来几年众多行业的竞争起到至关重要的作用。政府为该项目提供了2000亿日元(17.6亿美元)的资金。

得益于谷歌和IBM等科技巨头，该领域一直由美国和中国主导，中国也走在了前列。

范式转变

该研究团队看到了与竞争技术相比性能大幅提高的潜力。“这是一个范式转变，”项目经理、东京大学工程学院教授古泽明(Akira Furusawa)说。

光学计算机可以在室温下运行，而不需要其他使用超导体的量子计算机所需要的昂贵的冷却设备。

NTT在日本提供光纤互联网服务，并继续研究光学技术，为这个项目利用了其在该领域的经验和专业知识。

包括NTT公司在内的研究小组开发出了光量子计算所需的高性能“压缩光”光源。(摄影:Daiki hiroka)

全球竞赛

量子计算机可以处理传统系统无法处理的计算。谷歌在2019年宣布，它在3分钟多一点的时间内完成了一项需要最好的经典超级计算机1万年才能完成的任务，从而实现了“量子霸权”。世界各地的公司和研究机构都加入了这场竞赛。

谷歌和IBM正在研究超导量子计算机，这种计算机使用的材料在超低温度下具有零电阻。在日本，理研和富士通也在走这条路。

这项技术正在进步，IBM上个月宣布开发了一款带有127个量子比特的处理器，超过了谷歌声称拥有量子霸权的53个量子比特系统。

但也存在一些障碍，比如布线，这使得提高超导系统的性能变得很困难，其他厂商也在寻求其他可能性。

日立公司(Hitachi)正在研发一种硅基量子计算机，这被视为未来开发大规模系统的一个有前途的途径。美国的IonQ公司利用真空室捕获离子。

每一种可用的方法都有其优点和缺点。光学系统的优点包括可扩展性和减少功耗。中国科学技术大学在今年研制出“九章2.0”与“祖冲之2.0”，使我国成为唯一在两个物理体系中实现量子优越性的国家。

实现量子计算优越性的主赛道竞争越来越激烈，各个国家争先技术突破创新。

波士顿咨询集团估计，到2040年，量子计算每年将创造8500亿美元的价值。虽然仍存在许多挑战，比如处理噪音引起的错误，但多个方面的进展可能会加速量子技术的应用。

相关链接

https://asia.nikkei.com/Business/Technology/Quantum-computing-Japan-takes-step-toward-light-based-technology

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