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2023年12月量子新聞

本期(12/1~12/31)推薦重點:

由哈佛大學 Mikhail Lukin 教授領導的研究團隊,成功創建了第一台程式化的「邏輯量子處理器」,能夠編碼多達 48 個邏輯量子位元,並執行數百個邏輯閘操作,這項突破,建立在被稱為中性原子陣列的量子運算架構基礎上,為探索大規模邏輯量子設備打開了新的大門。

IBM 發表多項進展,包括:推出具 1121 量子位元的 Condor 處理器;目前最快的量子處理器,具有 133 固定頻率量子位元與可調式耦合器的 Quantum Heron;可擴展量子運算系統 Quantum System Two,搭載 3 個 Quantum Heron 處理器,已在紐約實驗室正式運作;釋出第一個量子運算 SDK Qiskit 正式版本。

IBM將與日本慶應大學、東京大學、韓國延世大學、首爾大學,以及美國芝加哥大學結盟,共同開發量子運算課程,教材涵蓋物理、計算機科學、工程、數學、生命科學與化學等領域。

以美國芝加哥大學及英國劍橋大學為首的研究團隊,宣布找到突破性方法,透過「拉伸」鑽石薄膜改變分子晶格創造的量子位元,不僅提高了鑽石量子位元維持糾纏狀態的系統運作溫度,還能更容易地以微波控制量子位元。

檢測量子電腦的錯誤十分困難,光是尋找錯誤這件事情本身,就會導致更多的錯誤產生,因此科學家致力打造一個屬於量子電腦的「量子橡皮擦」來消除錯誤,加州理工學院的研究人員設計出新的錯誤捕獲系統,當受到雷射照射時,錯誤的原子會發出螢光,便可將它們排除在統計數據外,或者用雷射脈衝波來主動對這些原子進行糾錯,成功提高整體糾纏率與保真度。

南韓的研究團隊開發出,無需外接電源支援的「銅銦硒環保量子點光電感測器」,並將其與軟性基板相結合,成為具有良好伸縮彈性的可穿戴脈衝感測器,對下一代光電感測器應用,如雷射雷達、紅外線攝影機和可穿戴醫療監控系統,將大有助益。

美國普林斯頓大學研究人員使用創新光鑷技術,首度成功控制單一分子使它們進入糾纏態,為量子運算、量子模擬、量子感測等應用開闢新的可能性。

東京大學的科學家利用一種稱為「不確定因果順序 (ICO)」的量子效應,在實驗室測試量子電池,發現一旦系統帶入量子疊加狀態,因果順序就可同時以兩個方向存在,而且使用相同裝置的低功率充電器,卻能夠提供更高的能量和更高的效率。

為打造全球量子科技合作平台,國科會舉辦「2023 臺灣量子科技國際研討會 (Quantum Taiwan 2023)」,邀請芬蘭、日本、荷蘭、法國、美國等世界各國及臺灣頂尖學研界和產業界專家分享,並共同探討全球量子科技最新進展與應用。

在量子運算領域中,真正有用的「信息貨幣」是所謂的邏輯量子位元,透過糾錯的實體量子位元束,我們才能儲存用於量子演算法的資訊。邏輯量子位元的創建一直是該領域最重要,卻也難以越過的障礙。科學家普遍認為,除非量子電腦可以在邏輯量子位元上可靠運行,否則量子技術無法真正起飛。

— 2023/12/26 (TechNice科技島)

超導量子位元是目前最普遍的量子運算技術之一,透過利用超導材料實現量子位元的操控和量子態維持,而在Quantum Heron處理器的設計中,採用固定頻率量子位元技術,該技術具有穩定且容易整合到複雜量子電路中的特性,可調式耦合器允許不同量子位元之間進行精準互動。雖然比較量子位元數,1,121超導量子位元的Condor處理器,明顯高過於133固定頻率量子位元的Quantum Heron處理器,這也說明了量子位元數並非唯一的效能衡量標準,而在目前的量子運算技術發展上,都有其重要性。

— 2023/12/06 (iThome)

IBM和五所大學們將共同開發健全的量子運算課程,培育新世代的計算專業人才。運用各方擁有的教育資源,進行教材開發、師資培訓、舉辦暑期計畫、交流計畫、演講系列等活動來推動量子教育。

— 2023/12/27 (科技產業資訊室 iKnow)

基於鑽石的量子位元對能長時間內維持糾纏狀態,但量子位元對熱量和振動非常敏感,因此必須一直處於僅比絕對零度高一點的溫度,這代表量子網路每個通訊節點(每 5~10 公里)都需設置一個巨大、能源密集冷卻裝置,嚴重限制該領域實用性。

— 2023/12/04 (TechNews 科技新報)

量子糾纏是一種粒子在不直接接觸的情況下,保持連接並相互影響的特殊現象。這種特殊現象正是量子電腦超越傳統電腦的關鍵要素。然而,大自然的量子大多不喜歡保持量子糾纏態,而當錯誤產生,整個量子態便會崩潰。具體來說,糾纏態可以被想像成一個裝滿蘋果(原子或其他粒子)的籃子,隨著時間推移,蘋果會開始腐爛,如果不替換掉腐爛的蘋果,那麼所有蘋果都會迅速腐爛。目前,仍不清楚如何防止錯誤發生,我們唯一的選擇便是檢測並糾正錯誤。

— 2023/12/27 (TechNice科技島)

這種超高性能的環保量子點光電感測器,除了不含有毒重金屬外;研究團隊也透過控制量子點的尺寸與成分,也大大提升了環保量子點的電氣特性。銅銦硒環保量子點的吸收層在40奈米時表現出最好的裝置性能。此外,它無需連接外部電源即可表現出出色的光檢測性能。這兩個特性對於穿戴式光電感測器的應用是一個巨大的優勢。

— 2023/12/13 (TechNice科技島)

糾纏對許多先進量子應用至關重要,包括量子資訊處理、量子模擬器、量子增強感測器等,而分子作為多個原子組成的系統,比單原子多些優勢,比如分子能以更多方式排列,從而獲得更高「自由度」以新方式進行互動,等於能帶來儲存、處理量子資訊的新方法。

— 2023/12/12 (TechNews 科技新報)

量子電池的工作原理是通過儲存在原子和分子的量子態中的能量。東京大學的科學家進行了一項實驗室實驗,使用雷射、透鏡和鏡子作為一個大型量子電池。通常情況下,給這些電池充電需要多個依次進行的充電階段,但這裡團隊利用了一種稱為不確定因果順序(ICO)的量子效應。一旦他們將系統帶入量子叠加狀態,因果順序就可以同時以兩個方向存在,使得多個充電步驟可以一起而非依次工作。

— 2023/12/25 (明日科學)

此次研討會議題包括超導量子電腦、量子通訊加密、半導體等多個前沿領域,與會的跨國專家們就量子科技的未來趨勢進行深入的討論,分享各自的研究成果與心得。除了技術交流,同時安排量子國家隊研究團隊、國研院台灣半導體中心及工業技術研究院發表技術成果,向國際展示臺灣在量子科技領域的最新進展。

— 2023/12/04 (國家科學及技術委員會)

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