关于量子计算机

　　量子计算机是通过叠加和纠缠的量子现象来实现计算力的增长。量子叠加使量子比特能够同时具有0和1的数值，可进行“同步计算”；量子纠缠使分处两地的两个量子比特能共享量子态，创造出超叠加效应：每增加一个量子比特，运算性能就翻一倍。理论上，拥有60个量子比特的量子计算机可瞬间实现百亿亿次计算（E级计算）。

 

　　2017年5月，IBM发布16个量子比特的系统，半年之后即发布新型的20位量子比特的量子计算机，并宣称已成功开发出一台50位量子比特的原型机。

谷歌量子硬件负责人约翰·马丁尼斯（John Martinis）则在10月透露谷歌已拥有22个量子比特的芯片，并且计划在明年发布49个量子比特的芯片。

我国也在5月初发布了世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机，成功实现了10个超导量子比特纠缠，预计年底可以实现操纵20个量子比特。

 

　　此次浪潮和中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室、重庆邮电大学理学院、厦门大学物理科学与技术学院半导体光子学研究中心的相关研究人员从理论上提出的半导体量子环设想，可使用半导体量子多电子环中电子自旋轨道耦合调控的手段，通过外场或电子数的方式实现对量子态的有效调控，并通过光学手段很容易探测。

更重要的是，基于半导体量子结构的实现机制则可以利用现有的半导体工艺，从而可以较为平滑地从经典的半导体芯片过渡到量子芯片。

 

　　本论文的研究方法使用了较为严格和精确的理论模拟方法，但计算量巨大，如3个电子态的物理计算就需要约30亿亿次双精度浮点计算量，6个电子态的计算量更是增长100~1000倍，因此模拟代码的实现在一开始就考虑到了大规模并行扩展和优化，可实现对十数个电子态的模拟计算。