美日联手研发量子电脑 日本实现重大突破

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【大纪元2022年08月09日讯】(大纪元专题部记者东方皓综合报导)量子科技为美中高科技竞争的焦点之一,美国和日本将共同研究量产量子电脑使用的新一代半导体,携手推动量子电脑领域的实际应用发展。日本研究团队最新实现量子电脑“双量子位门”高速化,被指是“超越迄今界限的划时代成果”。

日本团队实现量子电脑双量子位门”高速化

8月9日,日本冈崎分子科学研究所的团队在科学杂志《自然‧光子学》上发表研究成果称,已大幅提升了作为性能远高于目前电脑的“量子电脑”核心的算术元素“双量子位门”速度。

相较于电脑的信息量单位“bit”(位)为“0”或“1”,量子电脑的单位是可表示“0和1的相互重合状态”的“量子位”。

若使用两个量子位相连的双量子位门,可实现急剧高速化,但难题是易受外部环境的噪声影响。该团队将冷冻到接近绝对零度的铷原子逐一排列,并仅用千亿分之一秒照射激光的方法,达到了足以无视噪声影响的高速化。

据共同社报导,该研究所教授大森贤治表示,此次实现了双量子位门中的全球最高速,比Google公司此前的世界纪录快了1倍以上,为6.5纳秒(纳秒是10亿分之一秒)。

若使用此次的方法,未来有望缩短至1纳秒。大森贤治强调,“这是超越迄今界限的划时代成果”,“愿带动更接近成品的通用量子电脑的开发。”

美日将共同研究量产量子电脑使用的新一代半导体

7月29日,美日首次“经济2+2”(外长级与商务部长级官员)会谈在华盛顿召开,美日官员在会谈上宣布,启动建立新的研发机构,研究新一代半导体。

据路透社报导,日本经济产业大臣萩生田光一称,在新一代半导体研究方面,“日本将迅速展开行动”,并表示,华盛顿和东京已同意启动建立一个“新的研发机构”,以稳固这种重要部件的安全供应源。

当天早些时候,《日经新闻》报导,日本和美国有望在双方之间的经济会谈中就下一代半导体的联合研究达成一致,以确保这一重要部件的安全来源。日美两国政府将以量产量子电脑等使用的新一代半导体为目标,开始进行共同研究。

日本将于今年内新设作为两国窗口的研发基地,并设置试验性生产线,用于研究2纳米半导体晶片,目标是最早于2025年在日本国内建立量产体制。研发基地将与日本产业技术综合研究所、理化学研究所、东京大学等合作,将灵活利用美国半导体技术中心(NSTC)的设备和人才进行研发。

今年5月,萩生田光一和美国商务部长雷蒙多提出了半导体相关合作方针,并根据之后的日美首脑会谈达成的协议敲定了具体方案。

美日携手 IBM量子电脑东京启动

2021年7月27日,IBM公司日本分支机构表示,IBM已推出日本第一台用于商业应用的量子电脑,这是美日政府携手推动将量子计算技术推向实际应用,致力于在这个领域抗衡中共。

据《日经亚洲评论》报导,“IBM Quantum System One”量子电脑在东京附近的川崎企业初创中心(Kawasaki Business Incubation Center)启动并运行。东京大学将管理对该机器的访问,这台量子电脑器将由量子创新倡议联盟(Quantum Innovation Initiative Consortium)使用,该联盟成员包括庆应义塾大学(Keio University)和丰田汽车。

除了美国外,日本成为继德国之后第二个安装IBM量子电脑的国家。2021年6月15日,IBM在德国埃宁根总部部署了一台“IBM Quantum System One”量子电脑。

量子电脑在执行某些大规模计算时,速度比最好的传统电脑快得多,能在密码破译、大数据优化、天气预报、药物分析等领域具有优势。

包括中国科技大学在内的中共机构也在大力发展量子计算技术,对IBM和Google等美国科技巨头的领先地位造成威胁。日本和美国的目标是利用IBM的系统在实践方面获得优势。

日本公布量子技术国家战略草案

日本《读卖新闻》今年4月7日报导,日本岸田内阁有关量子技术的新国家战略草案4月6日公布。该战略是岸田内阁“新资本主义”招牌政策中的发展战略核心。该战略提出将在2022年内建成第一台“国产量子电脑”,并在日本东北大学等国内4个地方建立量子技术研究和支持基地,还提出了到2030年量子技术使用者达到1,000万人的目标。

该新国家战略暂定名为“量子未来社会展望”,它明确指出量子技术“将来会成为国家之间争夺霸权的核心关键技术”,强调其在经济安全保障上的重要性,并呼吁“本国要拥有先进的量子技术,需要培养和确保人才的稳定和可持续”。

具体来说,除了在东北大学建设负责培养产业人才的基地外,还将在冲绳科学技术大学院大学、产业技术综合研究所、量子科学技术研究开发机构设置基地以从事相关研究和给予支持。此外,还要利用政府基金,谋求创造新产业和培育新兴企业。

各国竞相研发量子技术

今年3月22日,以色列宣布做出该国的第一台量子电脑。以色列专家表示,这对该国的网络安全、制药、材料、金融以及先进制造等行业具有提高发展的功效。

今年3月16日,台湾行政院与中研院、经济部与科技部在跨部会联合记者会上共同宣布,成立“量子国家队”。量子国家队由17个研究团队组成,其中包括72位专家学者和包括鸿海、台积电等在内的24家企业。研究方向将聚焦在量子元件、量子电脑、量子算法及量子通讯等技术上。预计在2026年前投资80亿台币(约2.8亿美元)扩大量子科技发展,希望未来台湾能够有自己组装的量子电脑。

2021年,英国政府宣布了“大力发展量子计算计划”,目标是到2040年确保英国能够占全球量子计算市场50%的份额。

IBM公司2021年宣布做出了127位元的Eagle量子电脑,并预计2023年会推出1,121量子位元的电脑“Condor(秃鹰)”。

2018年美国参众两院正式通过一项发展量子研究的《量子基本法案》。另外,欧盟也在同年4月在维也纳召开了一个有关量子协定的会议,希望能在AI、网络安全和量子技术上赶上未来。同一年,日本也将量子跃迁计划纳入国家政策,希望在该领域竞争中占一席之地。◇

责任编辑:连书华#

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