摘要:现在大多数人都知道,芯片供应链的稳定性对国家安全至关重要,一旦供应链中断,可能会对国家的经济安全和社会稳定产生严重影响。
作为现代电子设备中的核心部件,芯片已被业界称为数字时代的神经中枢。
谁也不能否认,它在推动现代社会的数字化转型和科技革命中发挥的重要作用。
现在大多数人都知道,芯片供应链的稳定性对国家安全至关重要,一旦供应链中断,可能会对国家的经济安全和社会稳定产生严重影响。
因此我们不难理解,自从荷兰ASML公司响应美国号召,在光刻机出口问题上对我国实施一系列打压政策后,我国政府为何要加大对芯片产业的投入和布局的原因了。
短短的数年内,我国科研界尝试走芯片独立自主的道路后,取得了不少成绩。
就在本月的20日,北京大学的科研团队成功实现全球首例基于集成光量子芯片的“连续变量”量子纠缠簇态,相关研究成果的论文也跟着发布在了《自然》杂志上。
论文第一作者北京大学博士研究生贾新宇
很多人可能对量子芯片没什么概念,顾名思义,量子芯片是指利用量子力学原理来设计和实现的一种芯片。
传统的计算机芯片使用二进制位(比特,0或1)来存储和处理信息,而量子芯片则利用量子位(也称为量子比特或qubit)来进行计算。
量子位和传统位不同,它可以同时处于0和1的叠加态,并且在某些情况下进行量子纠缠操作,使得多个量子位之间产生相互关联。
这些量子力学特性赋予了量子芯片在某些特定场景下具有超出传统计算机的计算能力。
在计算机科学领域,量子芯片有望为解决某些复杂问题提供巨大的加速能力,如在密码破解、优化问题、模拟量子系统等方面。
而在物理学和化学领域,量子芯片可以用于模拟和研究原子、分子间的相互作用,加速新材料的开发和药物的筛选。
可能大家对此没有直观的感受,那么我说一个和人们日常生活息息相关的前景。
由于量子芯片可以用于量子通信领域,因此它可以实现更安全的加密传输。
也就是说,随着量子通信技术越来越发达,并走入寻常百姓家里,到时每个人家里只要装个量子加密芯片,个人的银行转款、电子账户等涉密操作,都不用担心会被盗用或遭到攻击。
再回头看上面我国科研团队成功实现全球首例基于集成光量子芯片的“连续变量”量子纠缠簇态的意义,此项成果填补了采用连续变量编码方式的光量子芯片关键技术空白,也为光量子芯片的大规模扩展及其在量子计算、量子网络等领域的应用奠定了重要基础。
所以论文发表以后,相关新闻便在网上热传,国内外很多专家对其充满了溢美之词。
中国科学院院士、光学专家龚旗煌就对此表示,“这是我国科学家在集成光量子芯片技术领域取得的新突破。”
《自然》杂志审稿人更是不吝赞美之语:“这项工作首次在光量子芯片上实现多比特的连续变量量子纠缠,是可扩展光量子信息处理的重要里程碑。”
现如今,量子芯片技术已经成为全球科技竞争的重要领域。
虽然到目前为止,还没有一款量子计算机进入商业应用阶段,但各科研大国都对该领域加大投入,以期取得国际领先地位。
我国在该领域取得了不少成就,美国方面自然也是不甘落后。
美国政府早就在量子计算领域投入大量资金和资源,希望能够保持其在该领域遥遥领先的地位。
好巧不巧的是,美国微软公司在北京大学科研团队公布成果的前一天,也在《自然》杂志发布其研制的量子计算芯片“Majorana 1”的科研论文。
按照微软公司的说法,“Majorana 1”芯片使用的这种“拓扑”导体可能带来变革性的前景。
它使用了基于一款新材料的“拓扑”导体,微软公司对此放出豪言:“这款芯片有助于打造可在‘数年内’解决‘实质性、工业规模问题’的量子计算机。”
很多了解量子计算的人都知道,其面临的最大挑战是“量子比特”速度虽然超快,但有很大的控制难度,这也导致其非常容易出错。
如果“Majorana 1”芯片如同微软公司所说的那样,则意味着这种新开发出来的芯片拥有更低的错误率。
微软首席执行官,出身于印度的萨提亚·纳德拉(Satya Nadella)已洋洋自得的在其网络账号上写道:“我们相信,这一突破将使我们能创造出真正意义上的量子计算机,不是像有些人预测的需要几十年,而是几年。”
马斯克也激动地转发纳德拉的推文,并盛赞量子计算的突破越来越多,或许也从侧面印证了“Majorana 1”的分量。
如此说来,美国在量子芯片领域一直处于领先地位,甩其他各国好几条街了。
我国再不开足马力奋起直追,未来说不定会有很多科研明珠等待我们去拼命摘取。
事实真是如此吗?
现实很有可能会让微软的Majorana 1”芯片成为一个“圆珠笔芯案例”的新版本。
想想前几年,网络中铺天盖地都是“圆珠笔芯难度相当于造航母,目前只有三个国家可造,我国何时能够取得突破”的帖子,让我国网友看了后自觉汗颜。
结果国内某家钢厂看到相关帖子后做了一炉子圆珠笔芯投入市场,立马让日本专门生产圆珠笔芯的中小企业遭受重创,有几家直接宣布破产。
这波"降维打击",着实让人感叹不已。
在这场搞笑的舆论风波过后,我国依然从国外进口圆珠笔芯,而且进口金额增加了1.5倍。
但是再也没人阴阳怪气地说中国没能力制造这项科技明珠了。
真实的原因是利润太低,对于国内的很多钢厂来说,何必费力不讨好地制造这种产品了。
我们再说回微软的“Majorana 1”芯片面临的情况。
和其公司内部大肆宣扬不同的是,国外科研界大佬对这一研究成果基本上没有直接表示出肯定态度。
奥地利的物理学家乔治斯·卡察罗斯(Georgios Katsaros)向记者表示:“在没有看到关于量子比特操作的更多数据情况下,我没什么可评论的。”
创造了“含噪声中等规模量子”(NISQ)和“量子霸权”(quantum supremacy)等量子计算概念的知名专家约翰·普雷斯基尔(John Preskill)也在X上发文表示:“目前没有公开证据表明该测试已成功运行,希望我们很快能听到更多消息”。
与卡察罗斯和普雷斯基尔的含蓄形成鲜明对比的是德国物理学家文森特·穆里克(Vincent Mourik)对待“Majorana 1”芯片的态度。
“从根本上讲,微软追求的基于拓扑马约拉纳(Majorana)量子比特构建量子计算机的方法是行不通的。”
穆里克教授为何说话这么不讲客气,他是不是在嫉妒人家的成就?
事实上真不是,而且穆里克质疑微软公司的研究成果是有原因的。
早在2018年,微软资助的一家荷兰实验室在《自然》杂志上发表过一篇论文。
其在论文中声称:找到了马约拉纳费米子存在的确凿证据,未来能为更先进的拓扑量子计算铺平道路!
这真是一个惊人的发现,当时这个科研成果在量子通讯领域内掀起了不小波澜。
然而,三年后也就是2021年,这篇“非常轰动”的论文就被《自然》杂志撤稿,还不幸成为该刊2021年“第一撤”。
惨遭打脸的结果,再一次引来了媒体争相报道。
《自然》杂志在撤稿声明中说,论文因研究人员的校准问题,导致论文数据有误,不足以得出实验结论!
而发现漏洞并提起检举的人就是穆里克教授和美国匹兹堡大学的副教授谢尔盖·弗罗洛夫(Sergey Frolov)。
他们两人寄给《自然》杂志的检举信中说,发现论文存在人为剪辑的确凿证据。
虽然两位教授认为并非研究团队故意“捏造数据”,但其中的“删除关键数据”、“操纵数据”也属于学术不端。
面对同行的指责,论文作者坦承,原文中对电荷跳跃相关数据的处理存在“不必要修正”等问题。
但他们将原因归结为“科学严谨性不充分”,并就此向公众致歉。
正因为有这个前科,目前有不少量子通讯领域专家对“Majorana 1”芯片持怀疑态度。
来自瑞士巴塞尔大学的物理学家就明确告诉《自然》杂志,微软可能操之过急,只展示了中间结果,但没有提供拓扑量子比特存在的证据。
面对诸多质疑声,微软的研究人员谨慎表示,虽然他们的测量显示出了奇异量子态的积极迹象,但尚未提供确凿证据,还需要进一步的实验研究数据。
事实的真相如何,目前还不得而知。
科学向来是严谨的,如果只靠夸夸其谈不会有信服力。
希望微软公司这次发表的科研成果经得起时间考验,不要过几年后又落得被撤稿的命运。
来源:战千寻