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日本成功研發(fā)超高性能新型量子計算機并開放試用

日本電報電話公司（NTT）物性科學基礎研究所成功研發(fā)出了超高性能新型量子計算機，并從11月27日起通過網(wǎng)絡向一般用戶開放試用。該計算機可以瞬間解析傳統(tǒng)計算機不易解析的復雜算法。

該新型量子計算機擅長從龐大的排列組合中找出最佳正確答案，例如，在將2000人按關系親疏分組的測試中，其能夠以0.005s的速度得出正確答案，速度約為目前最快的大型計算機的100倍。其基本原理是促使在光纖回路中形成大量的激光“粒子”，根據(jù)分析何種狀態(tài)下光粒子最為穩(wěn)定而推導出結論。溫度變化曾是最大影響因素，研究人員通過將其放置在不易導熱的箱子中，使其連續(xù)工作時間從試驗階段的10min延長至24h。

未來，研究人員將進一步優(yōu)化其性能，使之成為提高交通網(wǎng)、無線通信等各類網(wǎng)絡效率的強有力的工具。 (直 尹)

混合型量子網(wǎng)絡實現(xiàn)信息可靠傳送

西班牙光子科學研究所的研究人員利用兩種完全不同的量子節(jié)點，建立了一種混合型量子通信網(wǎng)絡，并在兩個節(jié)點間成功實現(xiàn)了光量子通信。該項研究成果首次證明，不同量子節(jié)點組成的混合型量子網(wǎng)絡能夠像相同量子節(jié)點之間一樣進行可靠的量子信息傳送。

在研究人員創(chuàng)建的混合型量子網(wǎng)絡中，激光制冷銣原子云作為發(fā)出信息的量子節(jié)點，摻雜鐠離子的晶體作為接收信息的量子節(jié)點，單光子能夠隨時轉換波長，其在傳遞信息時的波長甚至能轉換成與現(xiàn)有C波段通信系統(tǒng)兼容的1552nm。研究人員還在兩個實驗室間對該混合型量子網(wǎng)絡進行了驗證，驗證結果表明，單光子載體在2.5μm內(nèi)成功將1個量子位的信息從銣原子云節(jié)點傳送到了另一個量子節(jié)點。

據(jù)介紹，該項研究成果是混合型量子網(wǎng)絡里程碑式的突破，其還能夠與現(xiàn)有通信網(wǎng)絡兼容，距離未來應用已為時不遠。 (侯 茜)

我國研發(fā)出無柵極摩擦電子學晶體管

中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所與清華大學的研究人員合作研發(fā)出一種無柵電極的柔性有機摩擦電子學晶體管。

研究人員利用一個可移動摩擦層直接與介電層接觸起電，實現(xiàn)了對晶體管源漏電流的調控。該器件基于介電層與外部直接接觸起電來代替?zhèn)鹘y(tǒng)柵電極電壓的傳感機制，能夠有效簡化晶體管中柵電極的制備工藝，避免因器件彎曲造成的柵電極損壞，提高其作為傳感器的穩(wěn)定性和耐久性，建立了一種與外界環(huán)境刺激的直接交互機制，可用于傳感觸覺壓力和磁場強度，靈敏度可達21%Pa-1和16%mT-1，響應時間優(yōu)于120ms，在人機界面、可穿戴電子設備及智能傳感領域應用前景廣闊。 (新 華)

韓國研發(fā)成功超高速運轉磁性存儲器核心技術

韓國科學技術院和高麗大學的研究人員合作，成功研發(fā)出了下一代超高速磁疇壁存儲器核心技術。

磁疇壁存儲器是一種通過磁納米線中磁疇壁移動產(chǎn)生運轉的新概念存儲元件，具有不易揮發(fā)和低耗電等特征，但其運轉速度僅能達到數(shù)百兆比特每秒。此前的磁疇壁存儲器研究多采用“強磁體”物質，這種物質內(nèi)部產(chǎn)生的磁化朝同一方向排列，不可避免地出現(xiàn)沃克崩潰現(xiàn)象，造成運轉速度較低等缺點。

韓國研究人員采用GdFeCo鐵磁體（包含釓、鐵、鈷的金屬合金）進行測試，發(fā)現(xiàn)GdFeCo中的Gd和FeCo的磁化以反平行狀態(tài)排列，兩個角運動在零點處重合時，沃克崩潰現(xiàn)象消失，磁疇壁的移動速度在常溫下上升至2km/s。如在磁疇壁存儲器里應用該研究成果，有望生產(chǎn)出大規(guī)模、低電量、不易揮發(fā)的下一代超高速儲存器。 (新 華)

我國新型鈧銻碲相變存儲材料研究獲重要突破

中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所的研究人員在新型相變存儲材料研究方面取得重大突破，創(chuàng)新性地提出了一種高速相變材料的設計思路，即以減小非晶相變薄膜內(nèi)成核的隨機性來實現(xiàn)相變材料的高速晶化，通過第一性理論計算與分子動力學模擬，從眾多過渡族元素中優(yōu)選出鈧（Sc）作為摻雜元素，設計發(fā)明了低功耗、長壽命、高穩(wěn)定性的Sc-Sb-Te材料，Sc與Te形成的穩(wěn)定八面體成為成核核心是實現(xiàn)高速、低功耗存儲的主要原因。該項研究成果擁有獨立自主知識產(chǎn)權。

研究人員利用0.13μm互補金屬氧化物半導體（CMOS）工藝制備的Sc-Sb-Te基相變存儲器件實現(xiàn)了700ps的高速可逆寫擦操作，循環(huán)壽命大于107次。相比傳統(tǒng)Ge-Sb-Te器件，其操作功耗降低了90%，且10年的數(shù)據(jù)保持力相當；通過進一步優(yōu)化材料與微縮器件尺寸，Sc-Sb-Te基PCRAM綜合性能將得到進一步提升。

Sc-Sb-Te新型相變存儲材料的突破，尤其是其在高密度、高速存儲器上的應用驗證，對于我國突破國外技術壁壘、開發(fā)自主知識產(chǎn)權的存儲器芯片具有重要的價值，對于實現(xiàn)我國存儲器跨越式發(fā)展、信息安全具有重要意義。 (任霄鵬)

新型量子密鑰分配系統(tǒng)提速

美國杜克大學、俄亥俄州立大學和橡樹嶺國家實驗室的研究人員合作開發(fā)出一種新型量子密鑰分配（QKD）系統(tǒng)，能夠以兆比特每秒的速率創(chuàng)建和分發(fā)加密碼，比現(xiàn)有方法快5～10倍，即使同時運行多個系統(tǒng)，仍可與目前的互聯(lián)網(wǎng)速度相匹配。

密鑰加密需要收發(fā)數(shù)據(jù)的雙方使用相同或對稱的密鑰對明文進行加解密運算。隨著計算性能的提升，目前廣泛使用的RSA公鑰密碼算法越來越容易被破解。量子加密技術基于量子力學的基本原理——對量子態(tài)進行測量會改變最初的量子態(tài)，來保證其安全性。目前，量子加密技術尚處于發(fā)展初級階段，密鑰傳輸速率很低，限制了其實際應用。此次，美國研究人員開發(fā)的新型QKD系統(tǒng)雖與多數(shù)量子密鑰分配系統(tǒng)同樣使用弱激光來編碼單個光子信息，但通過調整光子相位和釋放光子的時間，能夠將更多的信息添加到單個光子上。結合專門開發(fā)的高速接收機，其傳輸密鑰的速度比目前其它密鑰分配系統(tǒng)快5～10倍。

研究人員表示，用光子編碼的密鑰可以通過現(xiàn)有光纖傳送，發(fā)射機和接收機很容易集成到現(xiàn)有的網(wǎng)絡基礎設施中，因此，該新型QKD系統(tǒng)有望推動量子加密技術的大規(guī)模使用。 (新 華)

澳大利亞量子計算研究取得新進展

澳大利亞新南威爾士大學的研究人員發(fā)明了一種新的量子計算機結構。這種結構基于新型“自旋翻轉型量子比特”設計，不同于其它實現(xiàn)方法，可以使硅量子處理器無需準確放置原子即可實現(xiàn)擴展。更重要的是，其可使量子計算機最基本單元——量子比特之間的距離達到百納米量級并依然保持耦合特性，從而大幅降低大規(guī)模制造量子芯片的成本和難度，利用現(xiàn)有工藝技術便可快捷實現(xiàn)生產(chǎn)。研究人員表示，實現(xiàn)量子計算機的商業(yè)應用需要耗費巨大的投入，但這一新型量子計算機結構使得澳大利亞擁有了發(fā)展量子計算的先機和優(yōu)勢。

2017年9月，澳大利亞政府支持在新南威爾士大學成立量子計算公司，以促進該大學在量子計算領域技術成果的商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化。澳大利亞聯(lián)邦政府、新南威爾士州政府、聯(lián)邦銀行、電信公司和新南威爾士大學共同出資8300萬澳元推動量子計算公司發(fā)展，計劃到2022年研制出一個10量子比特的基于硅基集成電路的芯片，這可能將成為建造世界上首臺基于硅的量子計算機的重要里程碑。量子計算公司實驗室設在新南威爾士大學的量子計算實驗中心。 (科 技)