谷歌实现了什么？

<正>2019年10月23日,英国《自然》杂志正式发表了谷歌公司一篇声称首次实现"量子霸权"的论文,可谓"一石激起千层浪"。"量子霸权"是量子计算研究中的一个术语。如果量子计算机在某个特定问题上的计算能力超过了传统计算机,那么就被认为实现了"量子霸权"。谷歌公司首席执行官孙达尔·皮柴在接受媒体采访时说,此次成果在量子计算发展史上的地位,可媲美飞行史上莱特兄弟发明飞机时成功的12秒首次试飞。有     

为中国“点赞”

<正>中国于2016年8月16日成功发射全球首颗量子科学实验卫星,引发了全球科技界的关注和热议。这不再只是一个中国的科研大事,因为它所获得的任何成果,必将是世界性的。中国此次发射量子卫星的主要任务,是执行星地高速量子密钥分发、广域量子通信网络、星地量子纠缠分发以及地星量子隐形传态等多项科学实验任务。这都是量子信息技术的最前沿研究,自然是举世瞩目。9月15日晚,正值中秋月圆夜,天涯共此时,中国天宫二号空间实验室成功"飞天",叩开了中国空间站时代的大门。全球业     

量子通信技术首次实现白天远距量子密钥分发

<正>近期,由中国科学技术大学潘建伟教授及同事彭承志、张强等组成的研究小组,在国际上首次成功实现了白天远距离(53km)自由空间量子密钥分发,通过地基实验在信道损耗和噪声水平方面有效验证了未来构建基于量子星座的星地、星间量子通信网络的可行性。国际权威学术期刊《自然·光子学》日前发表了该成果。为抑制白天阳光背景噪声,潘建伟团队采用1550nm波段     

高效率单光子量子存储

<正>量子存储是量子信息领域的关键技术之一,在量子通信和量子计算等方向均有重要应用[1].比如,量子中继是实现长程量子通信的重要方案,而量子存储器则是构成量子中继的基本元件之一.经典信息的基本单元是比特,只有0和1两种状态,而量子信息的基本单元是量子比特,可以处于量子叠加态.光子具有传输速度快、与环境耦合     

青年才俊多担纲,科创才有大作为——访上海交通大学研究员、2012级星友金贤敏

<正>今年对金贤敏来说,可谓是收获的一年。前不久他获得了自然科学基金重点项目(300万)的资助,支持他做光量子芯片研究。9月初,国内外媒体报道上海交通大学自然科学研究院特别研究员、上海市"千人计划"特聘专家、国家"青年千人计划"专家金贤敏领衔的课题组完成世界首个海水量子通信实验,观察到光子极化量子态和量子纠缠可以在高损耗和高散射的海水中保持量子特性,这是国际首次通过实验验证水下量子通信的可行性,这意味着量     

量子速度极限研究进展

研究量子速度极限不仅有助于理解量子力学基本问题,而且在量子模拟、量子非平衡热力学等领域亦有重要意义.本文首先介绍了封闭系统中两个重要的量子速度极限——Mandelstam-Tamm界和Margolus-Levitin界以及封闭系统的量子速度极限统一界.在开放量子系统中,由于系统与环境相互作用,量子系统一般不能实现正交态演化,研究开放系统量子速度极限需要考虑初态与末态之间测地线的度量方式.本文讨论了基于不同几何度量所建立的量子速度极限以及开放系统的量子速度极限统一界.基于量子力学的规范不变特性,我们建立了一个新的量子速度极限界,将量子系统演化速度与几何相位关联起来,说明量子速度极限对量子热力学、几何操控量子系统动力学演化具有重要意义.此外,基于半经典Wigner函数表示,我们也建立了量子速度极限界.最后,本文回顾了外部环境与量子系统动力学过程对量子系统演化速度极限的重要影响,并对量子速度极限的下一步研究作出展望.     

多功能固态量子存储器取得新突破

<正>由于不可克服的光纤传输损耗,目前地面上的安全量子通信被限制在百千米量级.如何实现千千米量级的长程量子通信是量子通信领域面临的重要难题之一.目前物理上的解决方案有两种:第一种是基于量子中继~([1]),利用短程的量子纠缠和量子存储器实现长程的量子纠缠,再利用     

基于弱测量与无相互作用测量的量子佯谬

<正>作为一个有效的数学工具,量子理论成功地描述了微观粒子世界的行为.然而,量子理论所描述的微观世界中的很多现象与基于日常逻辑的理解相违反,因此对于这个理论的解释困扰了无数的物理学者,而对于这些反常佯谬[1]的分析理解也构成了深入理解量子理论的一个重要课题. Bell不等式[2]及建立在局域实在论基础上的许多确定性等式的量子违背,是量子信息理论研究初期人们认识到量子理论违反经典逻辑的研究成果,     

量子引力和人的思维

由李新洲教授撰写的《量子引力和人的思维》深入浅山,引人入胜,是一篇值得一读的好文章。他本人在量子引力这一领域也有一定的造诣。他把活跃在这一领域中的两位当代著名科学家彭罗斯和霍金的思想作了全面的介绍。人脑虽然极微妙,但它毕竟是自然的一部分,所以,看来人脑还得受自然定律(也许是量子引力的定律)的支配。     

大数据与量子计算

大数据技术的迅猛发展对计算效率提出了更高的要求.由于量子系统的独特性质,量子计算具有经典计算不具有的量子超并行计算能力,能够对某些重要的经典算法进行加速.人们发现,除了大数分解算法,量子计算的更多用途是对量子体系的仿真计算和在数据分析领域的应用.近年来,大数据和量子计算开始融合.虽然实际使用的量子计算机尚未建成,量子计算在大数据的应用在理论上已经取得了一些重要的进展.实验上也有了一些发展.本文首先介绍量子计算的基本原理和Grover量子算法.随后以量子机器学习作为切入点,介绍了量子计算在数据挖掘领域的应用.     

中国科学家利用量子模拟证实“任意子”服从分数统计

1月23日出版的《物理评论快报》上发表了中国科技大学潘建伟教授和他的同事陈增兵、陆朝阳等的研究论文, 在国际上首次通过操纵多光子纠缠态和量子模拟方法, 证实了一种存在于两维空间的奇特粒子“任意子”服从分数统计. 这一研究独辟蹊径地利用量子信息技术来模拟凝聚态物理学里面的重要问题, 在原理上证实了“任意子”独特的分数统计现象和拓扑性质, 在量子计算的实际应用领域迈出了重要一步.........     

“自然论坛”

正"自然论坛"第28讲全球量子通信网络及未来趋势量子信息科学与技术使量子通信成为可能。论坛嘉宾、中国科学技术大学的陈宇翱教授着重介绍了我国在实现全球量子通信最终目标方面取得的一些进展。我们已经建立了一个可靠的、超过2000 km光纤连接的中继骨干网,通过济南和合肥连接北京和上海。目前,银行、证券和保险公司正在试用中。过去10年,我们一直在为卫星量子通信进行系统的地面测试。我们的努力最终确保了国际上首颗量子科学实验卫星"墨子号"的成功发射,以及三大科学任务的完成。最后指出量子通信领域未来的发展趋势。     

谷歌实现了什么？

2019年10月23日，英国《自然》杂志正式发表了谷歌公司一篇声称首次实现“量子霸权”的论文，可谓“一石激起千层浪”。“量子霸权” 是量子计算研究中的一个术语。如果量子计算机在某个特定问题上的计算能力超过了传统计算机，那么就被认为实现了“量子霸权”。谷歌公司首席执行官孙达尔?皮柴在接受媒体采访时说，此次成果在量子计算发展史上的地位，可媲美飞行史上莱特兄弟发明飞机时成功的12秒首次试飞。有专家指出，“量子霸权”这一概念本身并不具有太大意义，怎样利用量子计算机帮助人类解决金融、物流、医 药等行业实实在在的问题，才是量子计算真正的发展方向。然而很多重要技术诞生之初都离实用较远。就像莱特兄弟发明的第一架飞机并不能解决运输等任何实际问题，但打开了一个新时代的大门。对于量子计算还有多久才能投入实用？有专家预计可能还 需十年。然而无论如何，在谷歌展示“量子霸权”后，在量子计算的赛道上，包括中国研究人员在内的各国科学家都将奋起直追。真正实现“量子霸权”的日子或已不再遥远。     

量子光合作用

<正>生物学家向来都把涉及量子理论的议题交给物理学家去处理。不过,不久前发表在《自然》杂志上的一项研究表明,量子力学所预言的物质与能量间的复杂相互作用会在光合作用中起作用:     

宇宙中耀眼的"脑袋"

<正>27岁,入选美国《科学》杂志"年度全球十大科技进展";29岁,参与的研究成果被《自然》评为"百年物理学21篇经典论文";31岁,任中国科学技术大学教授;41岁,成为中国当时最年轻的院士;45岁,获得国家自然科学一等奖.……他,就是潘建伟,"墨子号"量子科学实验卫星的首席科学家,也是"中国的量子之父"。     

揭秘量子密码、量子纠缠与量子隐形传态

以光子的偏振态为例,对量子力学、量子态、量子密码、量子纠缠和量子隐形传态作简要通俗而又力求准确的介绍。首先通过与经典物理的对比,引进量子力学的基本思想和量子态的基本涵义;接着介绍量子密码的BB84量子密钥分配方案;然后介绍量子纠缠,强调它不违反相对论。在此基础上,介绍了量子隐形传态,强调了经典通信在这个过程中的必不可少。     

未来计算机加密技术亟待革新——量子技术或变身密码“终结者”

<正>基于现有计算机无法打破在线发送敏感信息时使用的标准加密技术格式,不久前,密码译解者、物理学家和数学家在德国举行了计算机安全会议,意在探讨替代目前加密系统的抗量子计算工具的可能。根据量子理论,信息处理可通过粒子间的相互作用完成,即量子计算机可同时进行上百万次运算,而传统计算机只能逐条运算,运算速度比后者高出逾10万亿倍。这个潜在的功能     

量子点的水相合成及其生物成像分析研究进展

半导体量子点具有宽的激发光谱、窄而对称的发射光谱、高的量子产率以及良好的光稳定性, 因而受到物理、化学、材料科学、生命科学等多个领域研究者的广泛关注. 与有机相合成法相比, 量子点的水相合成方法简单, 合成后不需要将量子点进行相转移, 是有机相合成的重要补充, 已经成为半导体量子点的重要合成方法之一. 本文介绍了量子点常用的一些水相合成方法, 如溶胶法、水热法、微波辅助法及微生物合成法. 在此基础上, 阐述了量子点在细胞成像分析及活体成像分析中的应用, 并对基于量子点的磁性荧光双功能纳米材料在成像分析中的应用及量子点生物毒理效应研究进行了简要的评述.     

一种定量分析量子秘密共享方案安全性的新方法

由于量子加密的无条件安全性和窃听的可检测性,在过去的二十多年里,量子加密引起了国内外科学界和工业界的研究热潮,并已成为计算机科学和物理中的一个重要研究方向.量子加密将量子力学和经典密码学相结合,利用量子物理的客观规律来保证通信的安全.量子秘密共享     

基于有限测量信息估算未知量子态的相干度

正量子相干即量子叠加性是量子力学最本质的特征,也是进行量子计算、量子密钥分发、量子精密测量等量子信息过程的重要资源~([1]).多粒子体系中的量子纠缠被认为是一种特殊形式的量子相干~([2]).在量子信息与热力学~([3])、量子信息与生物学~([4])等的交叉研究领域中,量子相干也与多种微观机制存在紧密联系,因此量子相干在理论和实际应用中都具有重要的研究价值.量子相干的起源可追溯至200多年前的光学干涉及衍射实验,量子相干概念的正式提出至今也已有100多年的