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谷歌通用量子计算机开发取得重要突破

美国谷歌公司开发出了通用量子计算机原型产品。该产品结合了目前人们已知的两种量子计算技术。其中，一种技术使用针对特定问题、有着特殊排列的量子位来设计计算机数字电路（包括避免计算结果偏离的误差修正方法等）。另一种技术被称作“绝热量子计算（AQC）”。量子计算机将特定问题编码为一组量子位，并逐步调整这些量子位之间的互动，以“塑造”共同的量子态，得出解决方案。然而，这种技术受到随机噪声效应的限制，可能会引入系统无法修正的误差。

谷歌公司开发的通用量子计算机原型产品采用由十字形的铝制薄膜制成、宽度约为400μm的9个固态量子位。这些量子位被固定在蓝宝石表面上。研究人员将这些铝制薄膜的温度降低-273℃，使金属成为超导体，利用这些超导态的量子位，向其中编码信息。

在演示中，研究人员对量子位进行排列，使其模拟有一定自旋态的磁性原子阵列，通过量子位确定总势能最低的原子自旋态组合。据称，未来几年，超过40个量子位的设备或将成为现实。届时，对量子动力学的模拟将成为可能，而这是传统硬件无法实现的。

（维金）

我国成功研制硅基导模量子集成光学芯片

中国科学院量子信息重点实验室的研究人员在量子集成光学芯片研究方面取得新进展，首次成功研制了硅基导膜量子集成光学芯片。

研究人员在硅光子集成芯片上首次以硅纳米光波导本征模式作为量子信息编码的新维度，实现了单光子态和量子纠缠态在偏振、路径、波导模式等不同自由度之间的相干转换，其干涉可见度均超过90%，为量子集成光学芯片上光子多个自由度的操纵和转换提供了重要的实验依据。

与自由空间光学器件、光纤光学器件相比，集成光学器件及系统具有尺寸小、可扩展、功耗低、稳定性高等优点，但量子信息的编码问题长期制约着量子集成光学芯片集成度的提升和功能扩展。

研究人员首次提出采用多模波导的本征模式作为编码量子信息的新自由度，利用一条支持多个波导模式的多模波导，有望实现量子信息高维编码。例如，对于宽度约2.4μm的SOI光波导，可支持8个导模，对应于8维光子信息编码。特别是这些模式之间相互正交，有效避免了信息串扰问题，同时，还可在量子信息编码过程中利用光子的多个自由度，显著提升信息容量。研究人员利用新型硅基片上的模式转化器和模式复用器，成功实现了偏振、路径和波导模式自由度之间的任意相干转换，充分验证了在量子集成光学芯片中同时操纵多个自由度的可能性，为实现量子集成光学芯片中高维量子信息编码过程奠定了重要的基础。

（科大）

最小等离激元体系量子器件研制成功

南京大学固体微结构物理国家重点实验室的研究人员研制出了迄今为止尺寸最小（14μm× 14μm）的光量子控制—非门。

据悉，该量子逻辑门是世界上首个基于等离激元体系的具有光量子信息处理功能的量子器件，能够进行二比特量子操作，可作为光量子集成芯片上的基本运算单元。

光量子通讯、光量子测量和光量子计算等技术的发展均依赖于集成光量子芯片。为了应对大规模信息处理和计算的需求，芯片尺寸一直是研究人员关注的重点。此次研制成功的二比特控制—非门和单比特哈达玛门是通用量子计算芯片的两种基本逻辑单元。这种基于表面等离激元构建的光量子逻辑门体积小，逻辑功能真值表显示，该逻辑门具有高纠缠保真度。该项研究进展是向着实现光量子信息处理和量子计算芯片目标前进的一项重要突破，具有重要的意义。

（王佳雯）

中科大研究成功百毫秒级高效量子存储器

中国科学技术大学的研究人员采用冷原子系综在国际上首次研究成功百毫秒级高效量子存储器，为远距离量子中继系统的构建奠定了坚实的基础。

近年来，中科大研究人员先后发展了三维光晶格限制原子运动、基于偏置磁场的差分光频移补偿、基于大失谐参考光的腔长锁定等多项关键实验技术，使原子运动导致的退相干得到了大幅抑制，并最终成功实现了存储寿命达0.22s、读出效率达76%的高性能量子存储器，首次将存储寿命及读出效率提升至可满足远距离量子中继的实际需求。据估算，当前结果结合多模存储、高效通讯波段接口等技术，原理上已能够支持通过量子中继实现500km以上的纠缠分发，并超越光纤直接传输极限。

（科大）

量子保密通信“京沪干线”年底开通

据悉，量子保密通信“京沪干线”工程目前已完成了3/4。

量子保密通信“京沪干线”工程是由国家发展和改革委员会立项实施的大尺度光纤量子通信骨干网工程，从北京出发，经过济南、合肥，到达上海，全长2000余千米，目前已经完成了约1500千米，而剩下的500千米预计将于7月打通。预计11月左右，量子保密通信“京沪干线”可以达到“开始运行”状态，年底可正式交付使用。

利用这一高可信、可扩展、军民融合的广域光纤量子通信网络，京沪两地的金融机构可以进行保密通信，包括电话、视频通话、电子邮件等，提高相关领域的通信安全性。

（张盖伦）

中科院电力线载波通信技术研发及产业化获进展

中国科学院微电子研究所的研究人员在应用于智能电网的电力线载波通信技术研究方面取得了多项突破性科研成果，开发出了多款电力线载波通信芯片，并在智能电网信息采集系统上获得了广泛应用。

研究人员建立了电力线网络噪声、衰减及阻抗变化的传输特性模型，提出了先进的SFOFDM调制解调、基于压缩感知理论的脉冲噪声干扰抑制、分级同步等技术，大幅降低了通信虚警和误警概率，通过多维动态信道预测技术实时监测信道多维传输特性，完成了多个系列的标准、算法、芯片、组网和应用解决方案。

基于上述研究成果，研究人员还开发了多款电力线载波通信芯片。该系列芯片具有高灵敏度、高速率、高集成度等特点，同时具备相位检测、载波信号强度检测和噪声抑制等功能模块，支持软件载波在线升级功能，大幅提高了通信的可靠性。

（中科）

航天科工突破国产化计算机轻量级虚拟化技术

中国航天科工集团公司第二研究院第706研究所突破了国产化计算机轻量级虚拟化技术，成功将轻量级虚拟化平台迁移至自主研发的国产化计算机中，有力地推动了国产化计算机在云计算基础设施中的推广应用。

706所充分发挥自身在国产化计算机开发方面积累的技术优势，有效地解决了国产化主机轻量级虚拟化难题，使轻量级虚拟化技术在不需要硬件支持的环境下，可适配飞腾、龙芯等多款国产处理器，并获得了与物理主机几乎一致的性能和处理能力。

此外，该项技术突破还能够将多个国产化主机整合为可弹性伸缩的计算机集群，弥补了目前国产计算机性能和可靠性短板，大幅提升了系统的整体稳定性。

目前，706所正在开展集轻量级虚拟化计算服务、云存储服务、数据库服务、安全可靠云开发环境等功能于一体的自主可控云计算平台的构建工作，推动应用系统逐步向云平台迁移，大力构建安全可靠云计算生态环境，为确保信息安全和国家安全提供有力的保障。

（科工）

“神威·太湖之光”超级计算机荣登全球超级计算机500强榜首

6月20日，新一期全球超级计算机500强榜单在德国法兰克福举办的国际超算大会（ISC）上公布，我国“神威·太湖之光”超级计算机取代“天河二号”荣登榜首。

据悉，“神威·太湖之光”采用我国自主设计研发的“申威”系列处理器芯片，由国家“863计划”重点项目、国家并行计算机工程技术研究中心研制，安装于国家超级计算无锡中心，是全球首台运行速度超过10亿亿次/秒的超级计算机，峰值性能高达12.5亿亿次/秒，持续性能达到9.3亿亿次/秒，接近“天河二号”的3倍，计算功耗比为60.51亿次/瓦，比“天河二号”节能60%以上。

中国科学院深圳先进技术研究院先进计算与数字工程研究所参与了多项与超级计算机相关的科研工作，针对“神威·太湖之光”全新的计算核心架构特点，对飞机、高速列车流场分析、城市污染扩散、脑血流模拟等一系列在研应用课题的算法和软件进行了性能测试和调试工作，在大规模并行科学与工程计算领域迈入了世界前列。目前，该研究所的研究人员开发的算法及软件已成功在“神威·太湖之光”超级计算机上部署，实现了100万核的并行可扩展性，可对上述大规模计算密集型应用问题进行高效率、高精度及高时效性模拟。

（新浪）

中科院阻变存储器研究获新突破

中国科学院微电子研究所的研究人员在阻变存储器（RRAM）三维垂直交叉阵列研究领域取得了新的突破性进展，提出了自对准高性能自选通阻变存储器结构，为高密度、低成本三维垂直交叉阵列的制备提供了解决方案。

在实现阻变存储器高密度应用方面，垂直结构的交叉阵列具有制备工艺简单、成本低廉等优点。自选通阻变器件是该阵列架构的核心，一般由选通层和阻变层组成。当垂直交叉阵列极限微缩时，层间的漏电就会成为重要的问题。针对这一问题，研究人员在国际上首次提出了采用自对准技术构建自选通阻变器阵列架构的方法，有效消除了阵列中的层间漏电流，使垂直阻变存储阵列的微缩能力达到5nm以下。研究人员研制成功的自对准自选通阻变器件具有优良的阻变性能（漏电流＜0.1pA，非线性比＞1000，操作电流＜1µA），以及良好的保持特性和耐久性。

（中科）

世界首款千核CPU问世

美国加州大学戴维斯分校的科学家研制出一款包含1000个核心的中央处理器（CPU）——KiloCore。该处理器包含6.21亿个晶体管，每秒可完成1.78万亿次运算，据称是迄今核心数量最多的CPU。

据介绍，KiloCore是世界上首个千核处理器芯片，也是目前由大学研制的时钟频率最高的处理器。虽然此前也有多个团队制造出了各种多核心处理器，但核心数量一直未超过300。

KiloCore的每个核心都可以独立于其它核心运行自己的程序，比其它处理器所采用的“单指令多数据”方法灵活得多，也更容易在其它领域推广应用。此外，KiloCore具有超低功耗。在每秒钟执行1150亿次指令时，其功耗仅为0.7W，是目前已知最节能的超多核处理器。但在性能上，其效率比目前笔记本电脑的CPU高100倍以上。

据介绍，KiloCore实现高性能与低功耗并存的诀窍在于，科学家将一个应用程序分成了许多小块，每一块都可以平行运行在独立的进程上。1000个核心均有自己的运行周期，这意味着在没有任务需求时，空闲的核心可以自行关闭以节约能源。这种设计不仅节能，还能够避免共用存储器区域经常会发生的数据瓶颈问题，在并行处理大数据时效果尤为明显。

（王小龙）