超低溫與粒子研究成果迭出 量子計算機開發獲重要突破

本文轉自:科技日報

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超低溫與粒子研究成果迭出 量子計算機開發獲重要突破

——2022年世界科技發展回顧·基礎研究篇

◎本報記者 張夢然

諾貝爾物理學獎獲得者天野弘領導的一個研究小組成功對深紫外鐳射二極體(波長低至UV-C區)進行了世界上第一個室溫連續波鐳射發射,代表這項技術朝著廣泛應用邁出了關鍵一步。

日本科學家創造出了首個由準粒子構成的玻色—愛因斯坦凝聚態(BEC),這一成果將對包括量子計算在內的量子技術的發展產生重大影響。日本理化學研究所科學家首次在基於矽的三量子位量子計算系統內演示了糾錯,向大規模量子計算邁出了重要一步,也為實現實用型量子計算機奠定了基礎。日本國立自然科學研究院分子科學研究所(IMS)科學家使用光鑷捕獲兩個冷卻到接近絕對零度(-273。15℃,是所有原子停止運動的假設溫度)且僅相隔一微米的原子,然後用僅發光10皮秒(1皮秒為萬億分之一秒)的特殊鐳射束操縱原子,成功執行了世界上最快的雙量子位門,其執行時間僅為6。5納秒(1納秒為十億分之一秒)。該成果有望催生全新的量子計算機硬體,突破目前正在開發的超導和離子阱量子計算機的限制。橫濱國立大學研究人員找到了一種可精確控制量子位元方法,這一進展是朝著更大規模量子計算邁出的一步。

日本理化學研究所和東京工業大學參與的一個國際研究小組利用重離子加速器,生成了過剩中子數達16個的新同位素——鈉39,確認了鈉同位素束縛中子數的限值。

日美科學家在實驗室將鐿原子冷卻到絕對零度之上十億分之一攝氏度,這一溫度甚至比最深的深空還要冷,他們造出的冷卻物質甚至比太空中已知最冷的區域——旋鏢星雲還要冷。

日本國立聚變科學研究所與美國威斯康星大學合作的研究團隊,首次在世界上發現了大型螺旋裝置中等離子體在熱量逸出時,湍流的運動速度比熱量快。這種湍流的特徵使預測等離子體溫度的變化成為可能,對其觀測或將導致未來開發出一種實時控制等離子體溫度的方法。

大阪大學研究團隊在日本量子科學技術研究開發機構用超強J-KAREN鐳射照射世界上最薄、最強的石墨烯靶材,從而實現了直接高能離子加速,開啟了鐳射驅動離子加速的新機制。

日本科學家在開發容錯量子計算機方面取得重要突破。他們驗證了矽雙量子位門保真度,超越了容錯計算機的閾值(99%)。日本理化學研究所研究團隊建立了雙電子量子位,實現了99。8%的單量子位保真度和99。5%的雙量子位保真度。研究結果首次使自旋量子位在通用量子控制性能方面與超導電路和離子陷阱相抗衡。

釋出於:北京