2月20日那周出版的《自然》期刊同時發(fā)表了中美兩國研究團隊的量子芯片成果。

一、中方代表團的成果

中國方面是北京大學(xué)和山西大學(xué)的科研團隊的研究成果：成功實現(xiàn)全球首例基于集成光量子芯片的“連續(xù)變量”量子糾纏簇態(tài)。

如何在光量子芯片上實現(xiàn)大規(guī)模量子糾纏是國際量子研究難題。中方研究團隊成功攻克關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，創(chuàng)新性發(fā)展了連續(xù)變量光量子芯片調(diào)控、多色相干泵浦與探測技術(shù)，實現(xiàn)了確定性、可重構(gòu)的糾纏簇態(tài)制備，并對簇態(tài)糾纏結(jié)構(gòu)進行實驗驗證。

基于集成頻率梳微腔的連續(xù)變量糾纏簇態(tài)制備、調(diào)控與探測原理與方案圖

相關(guān)專家表示，這一成果填補了采用連續(xù)變量編碼方式的光量子芯片關(guān)鍵技術(shù)空白，也為光量子芯片的大規(guī)模擴展及其在量子計算、量子網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定重要基礎(chǔ)。

在中國取得突破之前，美國、歐洲和日本都嘗試過類似的實驗，但至今還未取得進展。

《自然》雜志一位評稿人的評價是：“這項工作首次在光量子芯片上實現(xiàn)多比特的連續(xù)變量量子糾纏，是可擴展光量子信息處理的一個重要里程碑?！?/p>

北大博士研究生、論文第一作者賈新宇展示集成光量子芯片。

二、美方代表團的成果

美國方面是科技巨頭微軟發(fā)布的新型量子芯片Majorana 1（馬約拉納1）。

微軟說，這是“全球首款拓撲架構(gòu)量子芯片”，通過它可以開發(fā)出能解決“有意義工業(yè)規(guī)模問題”的量子計算機。

目前量子計算機的問題是，量子比特相當(dāng)脆弱，對環(huán)境噪聲非常敏感，計算過程易出錯或數(shù)據(jù)丟失。這個問題是量子計算目前發(fā)展緩慢的核心矛盾。

而微軟為了解決這個問題，花了17年的時間：創(chuàng)造出所謂的“世界首個拓撲體”，得以觀察和控制馬約拉納粒子，從而產(chǎn)生更可靠和可擴展的量子比特。

微軟聲稱使用砷化銦（半導(dǎo)體）和鋁（超導(dǎo)體），通過逐個原子設(shè)計和構(gòu)建拓撲導(dǎo)體線材，將拓撲導(dǎo)體納米線連接在一起形成一個“H”， 每個單元有四個可控的馬約拉納粒子，構(gòu)成一個量子比特。

然而，馬約拉納粒子是理論物理學(xué)家埃托雷·馬約拉納在1937年首次描述的一種粒子，這種粒子至今未被觀察到或制造出來。

軟研發(fā)的“馬約拉納1號”（Majorana 1）芯片

微軟在其網(wǎng)站上一篇博文中寫道，“馬約拉納1號”芯片所采用的技術(shù)正朝著“利用數(shù)百萬個潛在量子比特協(xié)同工作，在單個芯片上解決從發(fā)現(xiàn)新藥物到革命性材料等一切無法解決之問題”的目標邁進。也就是說將這種芯按比例擴展，就可以得到超100萬個量子比特，從而實現(xiàn)量子計算機的計算能力。

但是，瑞士巴塞爾大學(xué)和奧地利科學(xué)技術(shù)研究所（ISTA）的物理學(xué)家告訴《自然》雜志的新聞團隊，微軟可能操之過急，只展示了中間結(jié)果，但沒有提供拓撲量子比特存在的證據(jù)。

三、中美量子競賽激烈

中美兩國在設(shè)計量子芯片時采取了兩種截然不同的方法。

中方研制的芯片比微軟的芯片更小，并且使用了在室溫下運行的基于光子的技術(shù)。相比之下，“馬約拉納1號”芯片依賴于超導(dǎo)材料，而這些材料需要在極低溫度下才能工作。

在同一份雜志上發(fā)表的兩份論文，一位評稿人批評微軟這篇論文“用詞誤導(dǎo)且含糊不清”，將理論預(yù)測、器件設(shè)計和實驗結(jié)果“以一種相當(dāng)草率的方式”混合在了一起。

學(xué)界大部分的觀點是微軟的成果存在缺陷，更缺少證據(jù)，相對于微軟的高調(diào)宣布，微軟更顯得操之過急和草率。

這感覺美國人有點上頭啊！

和中美登月競賽一樣，中國一路明牌，美國為了維持其“偉岸”形象，已經(jīng)有些顧頭不顧尾了！