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中性原子最新视觉报道_中性原子量子计算(2024年11月全程跟踪)

内容来源：卡姆驱动平台所属栏目：热点更新日期：2024-11-28

中性原子

【逻辑量子比特纠缠数量创新纪录】科技日报北京11月20日电：据美国量子技术市场情报平台《量子内幕》网站19日报道，微软公司和原子计算公司宣布，他们使用激光固定超冷中性镱原子，让24个逻辑量子比特实现了纠缠。这是迄今纠缠逻辑量子比特数量最多的一次，有助造出能纠正自身错误的容错量子计算机。量子比特极其敏感，容易受到环境噪声影响，导致出错。解决此问题的一个方案是量子纠错，把多个物理量子比特编码成一个逻辑量子比特来降低出错率。此次这两家公司优化了激光和电磁场控制原子的方式，并将信息编码到镱原子的量子态中，让这些原子“变身”为量子比特。微软提供了一个“量子比特虚拟化”系统，该系统可以精确地以最佳方式，将物理量子比特分组为逻辑量子比特；而原子计算公司则提供了硬件。团队表示，这是迄今逻辑量子比特纠缠数量最多的一次，为使用逻辑量子比特运行纠错算法打开了大门。为了创造这种纠缠态，他们已经成功采用了一些纠错技术。初步测试结果显示，使用这些逻辑量子比特进行简单计算的错误率，比使用传统量子比特低约4倍。此外，该系统还能够检测到构成物理量子比特的中性原子何时消失，并反复纠正。两家公司计划明年向商业客户提供基于该技术的量子计算机。这些计算机将拥有超过1000个物理量子比特。与此同时，他们也正致力于让50个逻辑量子比特发生纠缠，并希望最终实现100个逻辑量子比特的纠缠。他们估计，这足以让量子计算机在材料科学或化学方面实现真正实用的突破。团队表示，关于设计量子计算机的最佳方法，科技界目前尚未达成共识，但最新成果表明，超冷中性原子或是一个极富前景的选项。

干法刻蚀：芯片制造的雕刻艺术 𐟎芣## 引入在集成电路（IC）的制造过程中，刻蚀技术主要分为两大类：干法刻蚀和湿法刻蚀。随着技术的发展，特别是在本世纪初，集成电路进入了纳米级别，湿法刻蚀逐渐被淘汰，而干法刻蚀则因其更高的精度和更强的控制力而备受青睐。本文将深入探讨干法刻蚀的原理和应用。干法刻蚀的起源 𐟌𑊥œ訊柳‡制造的早期阶段，器件结构较为粗糙，线宽间距也较大，湿法刻蚀还能满足精度的要求。然而，湿法刻蚀存在一个致命的问题：横向钻蚀（undercut），这会导致刻蚀图案的分辨率下降。随着器件的不断缩小，精度要求也越来越高。例如，DRAM中的电容沟槽需要精确到纳米级别，湿法刻蚀已经无法胜任。因此，工程师们开始探索各种干法刻蚀技术。干法刻蚀与等离子体 𐟌 干法刻蚀与等离子体辅助刻蚀是同义词，都是利用低压放电的等离子体进行刻蚀。等离子体是一种部分或完全离化的气体，包含等量正负电荷和不同数量的未离化分子。等离子体广泛存在于宇宙中，是一种重要的物质形态。在芯片制造中，等离子体通过电磁力控制，是一种良好的导电体，可以通过特殊的磁场捕捉、移动和加速等离子体。干法刻蚀的原理 𐟔슥𙲦𓕥ˆ𛨚€利用中性原子电离成的阳离子和自由基轰击硅片（或晶圆）表面。自由基具有各向同性，而阳离子则是各向异性。通过控制阳离子的各向异性，可以更加准确地控制刻蚀方向，从而制造出更加先进的芯片。常见的干法刻蚀技术 𐟛 ️ 目前主流的前端制程已经放弃了湿法刻蚀，常见的干法刻蚀技术包括：反应离子刻蚀（RIE: Reactive Ion Etching）感应耦合式等离子体刻蚀（ICP：Inductively Coupled Plasma）电子回旋共振等离子体刻蚀（ECR: Electron Cyclotron Resonance）总结 𐟓 总的来说，湿法刻蚀使用液体，而干法刻蚀使用气体。干法刻蚀多用于先进的制程，如ICP和RIE等。其原理是利用等离子体中阳离子的各向异性，控制刻蚀方向。通过这种方式，可以精确制造出更加先进的芯片。

标题：自纠错量子计算机研发获重大突破近日，美国微软公司和原子计算公司联合宣布，在自纠错量子计算机的研发上取得了重大突破。这一成果标志着量子计算机向实际应用迈出了重要一步，也为科学研究带来了新的可能性。据悉，微软和原子计算公司此次创造的24个逻辑量子比特成功获取了纠缠态，这是迄今为止最大规模的组合。他们利用超低温下的镱原子来实现这一目标，并通过优化激光和电磁场控制，提升了信息编码的精度。微软的克丽斯塔ⷦ–零ƒ雷指出，这一里程碑式的成果为后续的量子算法，尤其是纠错算法的执行打开了大门。量子计算机作为一种新兴计算范式，其本质在于利用量子比特（qubits）而非传统的比特进行信息处理。量子比特的超位置与纠缠特性，使得其在某些复杂计算任务上的潜在能力超越经典计算机。然而，量子计算机的广泛应用一直受到错误率高、系统不稳定等因素的制约。正因如此，自纠错量子计算机的研发历程备受瞩目，而本次研究的成功进展为解决这一难题提供了希望。在初步测试中，利用这些逻辑量子比特进行简单计算时的出错率，比使用常规量子比特时低得多，显示出显著的性能优势。这一成果不仅推动了量子计算的实际应用，也为科学研究带来了新的可能性。威斯康星大学麦迪逊分校的马克ⷥឥ䫦›𜨡觤𚯼š“这一系列令人印象深刻的成果利用中性原子编码的逻辑量子比特，推动量子计算技术达到了最前沿水平。”目前，对于怎样设计出最佳的量子计算机，人们尚无共识。但上述成果表明，超低温电中性原子颇具前景。此外，谷歌量子AI团队也在量子纠错方面取得了重要进展。他们构建的表面码纠错大幅降低了错误率，使得逻辑量子比特寿命高于物理量子比特，显著延长了量子信息的存储寿命。这一成果同样证明了量子纠错技术的巨大潜力。随着量子纠错技术的不断发展，量子计算机将能够处理全新类型的问题，并开启探寻量子优势的新纪元。未来，我们期待看到更多关于自纠错量子计算机的研发成果，以及这些成果如何改变我们的生活和科学研究方式。

「量子杂谈」24-1 中性原子系统构建量子信息处理系统具有非常优异的性能。除了相干时间、量子比特保真度等常见的通用参数上中性原子量子系统的特点，中性原子的物理特定/性能令其有更强大的且不为人知的独特优势。这些优势包括天然量子器件属性、全同性、量子统计属性、QPU动态可重构、任意连通性、超高并行性；

物质与反物质湮灭的秘密今天我们来聊聊一个非常有趣的话题：为什么物质和反物质会湮灭？希望您能喜欢今天的分享！首先，地球上的所有物质都是由原子组成的。每个原子都有一个核心，里面包含质子和中子，而电子则围绕着这些核心运行。有趣的是，对于每一个基本的粒子，比如质子、中子和电子，都有对应的反粒子：反质子、反中子和正电子。当这些粒子和它们的反粒子相遇并相互作用时，它们会湮灭，产生纯能量和新的粒子。这个过程其实遵循了量子力学的一些基本原理。比如，当自由电子与原子核重新结合时，它们会逐渐降低能级，同时发射光子。为了在早期宇宙中形成稳定的中性原子，这些电子必须达到基态，而不产生潜在的电离紫外光子。这个过程非常复杂，意味着中性原子直到热大爆炸开始数十万年后才形成。那么，为什么物质和反物质会湮灭呢？其实这涉及到粒子的相互作用和概率。每当两个粒子靠近时，它们就有可能发生相互作用。这种相互作用的概率是通过所谓的横截面来确定的：一个粒子必须“撞击”另一个粒子的有效面积。我们知道，质子和中子等粒子有一定的尺寸，半径略小于飞米（10^-15米），而电子则被认为是点状的，最小半径应小于飞米的十分之一。传统的观点是，粒子和反粒子的相互作用是简单而经典的：它们像台球一样相互“弹跳”，除非它们完全对齐并发生物理碰撞，否则它们不会相互作用。但事实上，这根本不是真的。无论是在非常低的能量还是非常高的能量下，粒子和反粒子的相互作用都有巨大的横截面（或相互作用的概率），这会导致它们相互湮灭。碰撞能量加上每个湮灭粒子的剩余能量决定了如何通过爱因斯坦方程 E = mcⲠ产生大量能量。湮灭率如此之大的原因是由于粒子的量子性质和海森堡不确定性原理，其中位置的不确定性至关重要。这进一步证明了我们对宇宙的古老、经典的思考方式已经过时，并强调了量子过程在几乎所有可以想象的亚原子过程中的重要性！希望这篇文章能让你对物质和反物质的湮灭有更深入的了解。如果您有任何问题或想法，欢迎在评论区留言！

【量子技术如何为推动可持续发展议程提供独特机会？】量子很可能是我们期待已久的颠覆性技术，它将加速实现可持续发展目标的进程。确定可能在未来六年内准备就绪并有可能快速扩大规模、影响数十亿人生活的量子解决方案，对于以具体和切实的方式影响社会议程至关重要。然而，一些量子技术仍处于早期发展阶段。量子传感领域的一些应用可能很快就会释放价值，例如在健康和福祉（可持续发展目标3）和可负担的清洁能源（可持续发展目标7）等领域的实际应用。另一方面，量子通信将以现代通信系统目前无法实现的方式确保数据的超安全传输。可是，评估量子计算的短期潜力仍然很困难。到目前为止，还没有领先的方法，不同的量子模态（例如超导、中性原子、捕获离子、光子学等）共存，呈现出优缺点并存的局面。量子的力量在于它能够推动每一项可持续发展目标。但哪些量子解决方案应该优先考虑？世界经济论坛确定的一些用例，如水质监测、支持灾害准备的地球观测、太阳能电池设计以及气候建模和天气预报，更有可能引发真实且可衡量的影响，显示出乘数效应和同时推动多个可持续发展目标的能力。毫不奇怪，这些相同的用例与水-能源-粮食关系相一致，这是联合国教科文组织建立的一个框架，旨在展示某些目标之间复杂而动态的相互关系（见下图）。阅读更多：网页链接

【逻辑量子比特纠缠数量创新纪录】财联社11月21日电，据美国量子技术市场情报平台《量子内幕》网站19日报道，微软公司和原子计算公司宣布，他们使用激光固定超冷中性镱原子，让24个逻辑量子比特实现了纠缠。这是迄今纠缠逻辑量子比特数量最多的一次，有助造出能纠正自身错误的容错量子计算机。

终于把中性原子量子计算的本子写完了[委屈]，回家

「量子杂谈」24-1 中性原子系统构建量子信息处理系统具有非常优异的性能。除了相干时间、量子比特保真度等常见的通用参数上中性原子量子系统的特点，中性原子的物理特定/性能令其有更强大的且不为人知的独特优势。这些优势包括天然量子器件属性、全同性、量子统计属性、QPU动态可重构、任意连通性、超高 ...

「量子杂谈」24-2 1. 自然量子器件、全同性、校准便利；中性原子是一种自然量子器件，这是其与其他量子信息处理单元物理上最大的差异，也是优势的直接来源。作为自然物，特定种类的原子不仅稳定即较长的退相干时间，而且在量子力学意义上具有全同性。而其它人工量子器件则存在不可控的种种差异：同一设计的量子器件在不同生产设备上有差异，同一生产设备上有批次差异，同一批次不同个体“芯片”间存在差异，甚至同一片芯片上的Qubit也存在差异。但中性原子则不存在这些问题，省去了麻烦的工艺问题。除了没有工艺问题，全同性带来另一个巨大好处，就是所谓校准便利。对超导电路，校准是一项繁杂的工作，是测控人员的主要工作。人工校准一片100比特的超导量子电路需要3个月时间，而且增加人力也无法压缩时间。采用自动化校准则理论上可以压缩到1个月时间，但实际上目前没有可以支持自动化校准的测控设备，不是改进实验手段既可以解决的。中性原子量子系统呢？因为全同性，只要对一个Qubit校准物理场、时间等参数，对其他Qubit都是一样的。而且耗时一般在数天内。3个月 V.S. 3天，这就是中性原子的优势。之所以校准时间上超导超长而中性原子超短不但是因为表面的全同性，更因为超导校准需要处理超导Qubit、光场、相互关系三个方面。相对的，中性原子仅仅需要处理光场一个方面。

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