電子信息

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谷歌通用量子計算機開發(fā)取得重要突破

美國谷歌公司開發(fā)出了通用量子計算機原型產品。該產品結合了目前人們已知的兩種量子計算技術。其中，一種技術使用針對特定問題、有著特殊排列的量子位來設計計算機數(shù)字電路（包括避免計算結果偏離的誤差修正方法等）。另一種技術被稱作“絕熱量子計算（AQC）”。量子計算機將特定問題編碼為一組量子位，并逐步調整這些量子位之間的互動，以“塑造”共同的量子態(tài)，得出解決方案。然而，這種技術受到隨機噪聲效應的限制，可能會引入系統(tǒng)無法修正的誤差。

谷歌公司開發(fā)的通用量子計算機原型產品采用由十字形的鋁制薄膜制成、寬度約為400μm的9個固態(tài)量子位。這些量子位被固定在藍寶石表面上。研究人員將這些鋁制薄膜的溫度降低-273℃，使金屬成為超導體，利用這些超導態(tài)的量子位，向其中編碼信息。

在演示中，研究人員對量子位進行排列，使其模擬有一定自旋態(tài)的磁性原子陣列，通過量子位確定總勢能最低的原子自旋態(tài)組合。據稱，未來幾年，超過40個量子位的設備或將成為現(xiàn)實。屆時，對量子動力學的模擬將成為可能，而這是傳統(tǒng)硬件無法實現(xiàn)的。

（維金）

我國成功研制硅基導模量子集成光學芯片

中國科學院量子信息重點實驗室的研究人員在量子集成光學芯片研究方面取得新進展，首次成功研制了硅基導膜量子集成光學芯片。

研究人員在硅光子集成芯片上首次以硅納米光波導本征模式作為量子信息編碼的新維度，實現(xiàn)了單光子態(tài)和量子糾纏態(tài)在偏振、路徑、波導模式等不同自由度之間的相干轉換，其干涉可見度均超過90%，為量子集成光學芯片上光子多個自由度的操縱和轉換提供了重要的實驗依據。

與自由空間光學器件、光纖光學器件相比，集成光學器件及系統(tǒng)具有尺寸小、可擴展、功耗低、穩(wěn)定性高等優(yōu)點，但量子信息的編碼問題長期制約著量子集成光學芯片集成度的提升和功能擴展。

研究人員首次提出采用多模波導的本征模式作為編碼量子信息的新自由度，利用一條支持多個波導模式的多模波導，有望實現(xiàn)量子信息高維編碼。例如，對于寬度約2.4μm的SOI光波導，可支持8個導模，對應于8維光子信息編碼。特別是這些模式之間相互正交，有效避免了信息串擾問題，同時，還可在量子信息編碼過程中利用光子的多個自由度，顯著提升信息容量。研究人員利用新型硅基片上的模式轉化器和模式復用器，成功實現(xiàn)了偏振、路徑和波導模式自由度之間的任意相干轉換，充分驗證了在量子集成光學芯片中同時操縱多個自由度的可能性，為實現(xiàn)量子集成光學芯片中高維量子信息編碼過程奠定了重要的基礎。

（科大）

最小等離激元體系量子器件研制成功

南京大學固體微結構物理國家重點實驗室的研究人員研制出了迄今為止尺寸最小（14μm× 14μm）的光量子控制—非門。

據悉，該量子邏輯門是世界上首個基于等離激元體系的具有光量子信息處理功能的量子器件，能夠進行二比特量子操作，可作為光量子集成芯片上的基本運算單元。

光量子通訊、光量子測量和光量子計算等技術的發(fā)展均依賴于集成光量子芯片。為了應對大規(guī)模信息處理和計算的需求，芯片尺寸一直是研究人員關注的重點。此次研制成功的二比特控制—非門和單比特哈達瑪門是通用量子計算芯片的兩種基本邏輯單元。這種基于表面等離激元構建的光量子邏輯門體積小，邏輯功能真值表顯示，該邏輯門具有高糾纏保真度。該項研究進展是向著實現(xiàn)光量子信息處理和量子計算芯片目標前進的一項重要突破，具有重要的意義。

（王佳雯）

中科大研究成功百毫秒級高效量子存儲器

中國科學技術大學的研究人員采用冷原子系綜在國際上首次研究成功百毫秒級高效量子存儲器，為遠距離量子中繼系統(tǒng)的構建奠定了堅實的基礎。

近年來，中科大研究人員先后發(fā)展了三維光晶格限制原子運動、基于偏置磁場的差分光頻移補償、基于大失諧參考光的腔長鎖定等多項關鍵實驗技術，使原子運動導致的退相干得到了大幅抑制，并最終成功實現(xiàn)了存儲壽命達0.22s、讀出效率達76%的高性能量子存儲器，首次將存儲壽命及讀出效率提升至可滿足遠距離量子中繼的實際需求。據估算，當前結果結合多模存儲、高效通訊波段接口等技術，原理上已能夠支持通過量子中繼實現(xiàn)500km以上的糾纏分發(fā)，并超越光纖直接傳輸極限。

（科大）

量子保密通信“京滬干線”年底開通

據悉，量子保密通信“京滬干線”工程目前已完成了3/4。

量子保密通信“京滬干線”工程是由國家發(fā)展和改革委員會立項實施的大尺度光纖量子通信骨干網工程，從北京出發(fā)，經過濟南、合肥，到達上海，全長2000余千米，目前已經完成了約1500千米，而剩下的500千米預計將于7月打通。預計11月左右，量子保密通信“京滬干線”可以達到“開始運行”狀態(tài)，年底可正式交付使用。

利用這一高可信、可擴展、軍民融合的廣域光纖量子通信網絡，京滬兩地的金融機構可以進行保密通信，包括電話、視頻通話、電子郵件等，提高相關領域的通信安全性。

（張蓋倫）

中科院電力線載波通信技術研發(fā)及產業(yè)化獲進展

中國科學院微電子研究所的研究人員在應用于智能電網的電力線載波通信技術研究方面取得了多項突破性科研成果，開發(fā)出了多款電力線載波通信芯片，并在智能電網信息采集系統(tǒng)上獲得了廣泛應用。

研究人員建立了電力線網絡噪聲、衰減及阻抗變化的傳輸特性模型，提出了先進的SFOFDM調制解調、基于壓縮感知理論的脈沖噪聲干擾抑制、分級同步等技術，大幅降低了通信虛警和誤警概率，通過多維動態(tài)信道預測技術實時監(jiān)測信道多維傳輸特性，完成了多個系列的標準、算法、芯片、組網和應用解決方案。

基于上述研究成果，研究人員還開發(fā)了多款電力線載波通信芯片。該系列芯片具有高靈敏度、高速率、高集成度等特點，同時具備相位檢測、載波信號強度檢測和噪聲抑制等功能模塊，支持軟件載波在線升級功能，大幅提高了通信的可靠性。

（中科）

航天科工突破國產化計算機輕量級虛擬化技術

中國航天科工集團公司第二研究院第706研究所突破了國產化計算機輕量級虛擬化技術，成功將輕量級虛擬化平臺遷移至自主研發(fā)的國產化計算機中，有力地推動了國產化計算機在云計算基礎設施中的推廣應用。

706所充分發(fā)揮自身在國產化計算機開發(fā)方面積累的技術優(yōu)勢，有效地解決了國產化主機輕量級虛擬化難題，使輕量級虛擬化技術在不需要硬件支持的環(huán)境下，可適配飛騰、龍芯等多款國產處理器，并獲得了與物理主機幾乎一致的性能和處理能力。

此外，該項技術突破還能夠將多個國產化主機整合為可彈性伸縮的計算機集群，彌補了目前國產計算機性能和可靠性短板，大幅提升了系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。

目前，706所正在開展集輕量級虛擬化計算服務、云存儲服務、數(shù)據庫服務、安全可靠云開發(fā)環(huán)境等功能于一體的自主可控云計算平臺的構建工作，推動應用系統(tǒng)逐步向云平臺遷移，大力構建安全可靠云計算生態(tài)環(huán)境，為確保信息安全和國家安全提供有力的保障。

（科工）

“神威·太湖之光”超級計算機榮登全球超級計算機500強榜首

6月20日，新一期全球超級計算機500強榜單在德國法蘭克福舉辦的國際超算大會（ISC）上公布，我國“神威·太湖之光”超級計算機取代“天河二號”榮登榜首。

據悉，“神威·太湖之光”采用我國自主設計研發(fā)的“申威”系列處理器芯片，由國家“863計劃”重點項目、國家并行計算機工程技術研究中心研制，安裝于國家超級計算無錫中心，是全球首臺運行速度超過10億億次/秒的超級計算機，峰值性能高達12.5億億次/秒，持續(xù)性能達到9.3億億次/秒，接近“天河二號”的3倍，計算功耗比為60.51億次/瓦，比“天河二號”節(jié)能60%以上。

中國科學院深圳先進技術研究院先進計算與數(shù)字工程研究所參與了多項與超級計算機相關的科研工作，針對“神威·太湖之光”全新的計算核心架構特點，對飛機、高速列車流場分析、城市污染擴散、腦血流模擬等一系列在研應用課題的算法和軟件進行了性能測試和調試工作，在大規(guī)模并行科學與工程計算領域邁入了世界前列。目前，該研究所的研究人員開發(fā)的算法及軟件已成功在“神威·太湖之光”超級計算機上部署，實現(xiàn)了100萬核的并行可擴展性，可對上述大規(guī)模計算密集型應用問題進行高效率、高精度及高時效性模擬。

（新浪）

中科院阻變存儲器研究獲新突破

中國科學院微電子研究所的研究人員在阻變存儲器（RRAM）三維垂直交叉陣列研究領域取得了新的突破性進展，提出了自對準高性能自選通阻變存儲器結構，為高密度、低成本三維垂直交叉陣列的制備提供了解決方案。

在實現(xiàn)阻變存儲器高密度應用方面，垂直結構的交叉陣列具有制備工藝簡單、成本低廉等優(yōu)點。自選通阻變器件是該陣列架構的核心，一般由選通層和阻變層組成。當垂直交叉陣列極限微縮時，層間的漏電就會成為重要的問題。針對這一問題，研究人員在國際上首次提出了采用自對準技術構建自選通阻變器陣列架構的方法，有效消除了陣列中的層間漏電流，使垂直阻變存儲陣列的微縮能力達到5nm以下。研究人員研制成功的自對準自選通阻變器件具有優(yōu)良的阻變性能（漏電流＜0.1pA，非線性比＞1000，操作電流＜1μA），以及良好的保持特性和耐久性。

（中科）

世界首款千核CPU問世

美國加州大學戴維斯分校的科學家研制出一款包含1000個核心的中央處理器（CPU）——KiloCore。該處理器包含6.21億個晶體管，每秒可完成1.78萬億次運算，據稱是迄今核心數(shù)量最多的CPU。

據介紹，KiloCore是世界上首個千核處理器芯片，也是目前由大學研制的時鐘頻率最高的處理器。雖然此前也有多個團隊制造出了各種多核心處理器，但核心數(shù)量一直未超過300。

KiloCore的每個核心都可以獨立于其它核心運行自己的程序，比其它處理器所采用的“單指令多數(shù)據”方法靈活得多，也更容易在其它領域推廣應用。此外，KiloCore具有超低功耗。在每秒鐘執(zhí)行1150億次指令時，其功耗僅為0.7W，是目前已知最節(jié)能的超多核處理器。但在性能上，其效率比目前筆記本電腦的CPU高100倍以上。

據介紹，KiloCore實現(xiàn)高性能與低功耗并存的訣竅在于，科學家將一個應用程序分成了許多小塊，每一塊都可以平行運行在獨立的進程上。1000個核心均有自己的運行周期，這意味著在沒有任務需求時，空閑的核心可以自行關閉以節(jié)約能源。這種設計不僅節(jié)能，還能夠避免共用存儲器區(qū)域經常會發(fā)生的數(shù)據瓶頸問題，在并行處理大數(shù)據時效果尤為明顯。

（王小龍）