打破世界纪录 中国实现最快量子逻辑门

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　　中科院量子信息重点实验室郭国平教授半导体量子芯片研究组及其合作者又破世界纪录，通过实验成功实现世界上最快速量子逻辑门操作，取得半导体量子芯片研究的重要突破。

       众所周知，世界上第一台计算机埃尼亚克占地170平方米，功率达174千瓦，可是其运算速度还不如普通计算器。随着半导体产业的飞速发展，电子产品的尺寸越来越小，晶体管集成度越来越高，单个晶体管的尺度也越来越小，由尺寸效应等导致的量子效应也越来越明显。

       据介绍，由摩尔定律推算，大概到2020年，每个晶体管将小到只有一个电子。此时单个电子的运动将满足微观世界中量子力学的物理规律。信息的这种量子化趋势将极大地影响未来信息处理中的编码方式、运算规律和读取方式等各个环节，甚至彻底改变目前半导体信息产业的格局。

       郭国平教授介绍，研究组从可大规模集成化的半导体单电子晶体管的设计制备出发，在砷化镓铝异质结中制备出一种集成了双路量子探测通道的栅型双量子点复合结构，并且通过调节加载在栅电极上电秒冲的高度和宽度，成功实现了世界上最快速的皮秒量级单比特超快普适电控量子逻辑门，比国际上公开报道的电控半导体逻辑门的运算速度提高近两个数量级，相关研究成果发表在最新一期权威学术期刊《自然通讯》上。

       更快和更大规模的集成始终是芯片技术的核心梦想。郭国平教授说，更快的量子逻辑门操作，才有可能将量子计算从小规模的实验室演示推向真正的实用化。

量子逻辑门

       在量子计算和特别是量子线路的计算模型里面，一个量子逻辑门是一个基本的，操作一个小数量量子位元的量子线路 。它是量子线路的基础，就像传统逻辑门跟一般数位线路之间的关系. 与多数传统逻辑门不同，量子逻辑门是可逆的。 然而，传统的计算可以只使用可逆的闸表示. 举例来说，可逆的Toffoli闸 可以实做所有的布林函数。 这个闸有一个直接等同的量子闸，也因此代表量子线路可以模拟所有传统线路的操作。

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