科技最前沿：激光脉冲量子远距传输、量子控制、新型量子桥、量子保密通信、忆阻器、反物质推进器、机器蜘蛛太空3D打印卫星
美研发机器蜘蛛太空中3D打印卫星：
或制造出更大型的太空船
来源：新浪科技，作者：彬彬
“SpiderFab”计划一旦成功，将会有一大群机器蜘蛛忙碌于太空之中，它们可以通过3D打印设备打印出各种巨型太空系统结构并将其有效地组装起来。
这种方式可以帮助我们制造出极其巨大的太空系统，比如比现在大上十倍甚至百倍的太阳能电池阵和足球场大小的天线。
新浪科技讯 北京时间11月2日消息，据国外媒体报道，成群的机器蜘蛛在太空轨道上制造太空船或3D打印卫星，这并不是梦想或科幻，而是可能很快就会成为现实。由美国宇航局提供支持的美国缆索无极限公司近日与美国商业卫星公司劳拉空间系统公司达成合作协议，双方将共同致力于机器蜘蛛的研发。这种奇特的机器蜘蛛将能够利用3D打印技术直接在太空中制造各种太空系统的部件。
该项研发计划被称为“SpiderFab”计划。据专家介绍，计划首先要向太空轨道发射一台机器，以检测它是否能够打印部件以及组装整体结构，这些部件包括太阳能电池板、天线、传感器以及太空船或卫星的其它组成部分等。不过，这项计划的最终目标则更具科幻色彩。如果研发成功，将会有一大群机器蜘蛛忙碌于太空之中，它们可以通过3D打印设备打印出各种巨型结构并将其有效地组装起来。届时，卫星、飞船等设备都将可以直接在太空中制造，从则帮助人类制造出更大型的太空船或卫星飞行于地球轨道。
这种“聪明蜘蛛”的“大脑”由美国华盛顿的缆索无极限公司制造。缆索无极限公司近日与美国商业卫星公司劳拉空间系统公司签署合作协议，双方将致力于具备太空3D打印功能的机器蜘蛛的研发。缆索无极限公司的子公司Firmamentum公司将在劳拉空间系统公司的“蜻蜓”计划中测试其“Trusselator”技术。“蜻蜓”计划将试验在轨道上建造通讯卫星，而“Trusselator”技术则主要制造用于支撑太阳能电池板、天线和传感器的轻量型框架桁架。
“Trusselator”技术将通过3D打印技术和自动组装技术制造出高性能的支撑结构。
Firmamentum公司首席执行官罗伯-霍伊特博士介绍说，“‘蜻蜓’计划为我们提供了一个展示太空制造技术的极好机会。”劳拉空间系统公司首席技术官马泰奥-珍娜博士表示，“下一代通讯卫星和太空系统的发展将主要依靠制造方面技术的进步。”目前，尚不清楚双方究竟将于何时进行此项试验。
现有的卫星要想进入地球轨道，当它们在穿过地球大气层的过程中，必须将自己折叠起来隐藏于保护罩中，以防止温度过热而被烧毁或受阻力而被破坏。而在太空中制造卫星部件，则只需要将机器蜘蛛和原材料压缩进火箭中送入太空。早在2013年，霍伊特就曾经介绍过这种太空制造技术。“在轨道上制造这些重要部件所需的原材料，如纤维、聚合物等，都可以压缩成一种非常紧密的形式，打包进一个体型更小、造价更低的发射媒介中。到了轨道上，机器蜘蛛制造系统将对这些原材料进行处理，制造出极其巨大的结构。这种方式可以帮助我们制造出比现在大上十倍甚至百倍的太空系统的天线或太阳能电池阵。这些设备将能够为更广阔领域的太空任务提供更强的能量、更大的带宽、更高的分辨率以及更高的灵敏度。”
研究发现忆阻器可为人工智能提供有力支持
来源：人工智能快报（ID:AI_News）
英国南安普敦大学的一项新研究发现，一种纳米级忆阻器可以为模拟人脑的人工智能系统提供有力支持。
人工神经网络具有学习能力并可完成传统计算机很难执行的任务，如模式识别、在线学习与分类。但目前的实际情况是人工神经网络的应用因缺乏高效的硬件突触而发展受阻，突触是每个人工神经网络必不可少的、需求量很大的一个关键组件。
南安普敦大学研究组在《自然·通讯》中通过实验展示了一个人工神经网络，该网络使用的忆阻性突触支持复杂学习规则，可对嘈杂的输入数据进行可逆学习。忆阻器是限制或调节电路中电流流动的电子元件，即使未通电也能记住流经忆阻器的电荷量并保存数据。
研究人员表示，若想构建能够模拟大脑功能的人工系统，需要数千亿计甚至数万亿计人工神经突触，其中许多突触须能学习各种难度的规则。虽然目前可通过拼凑电子元件得到这样的突触，但如果不设计或定制新型的突触组件，很难达到所需的功率和面积效率基准值。
忆阻器支持学习型突触的许多基本功能（记忆存储、在线学习、学习规则的实现、二端结构），且体积紧凑、耗电量极低，从而为实现目标提供了一条可能的途径。若想让人工大脑成为现实，就必须开发出忆阻性突触。
与大脑中的突触一样，金属氧化物忆阻器阵列能够在无人监视的情况下通过一个“赢家通吃”（WTA）概率型网络学习和重新学习输入模式，这一点对于低能耗嵌入式处理器（物联网所必需的）而言十分重要，其可以在不具备任何先验知识的情况下处理实时大数据。
该研究表明，忆阻器能够在无任何人为干预的情况下独立适应其所在的环境，并且在实时处理噪声数据时也展示了很高的弹性和可靠性。这种新型硬件可广泛应用于各种普适传感技术，可为在恶劣或无法进入的环境下进行实时监测提供动力支持；研究还指出，忆阻器的发展能够使物联网的发展愿景成为可能。
量子保密通信又创新世界纪录：中国科大-清华联合团队首次实现超过400公里的抗黑客攻击量子密钥分发
来源：中国科学技术大学（ID:ustcnews）
中国科技大学潘建伟及其同事张强、陈腾云，清华大学王向斌以及中科院上海微系统所、济南量子技术研究院等单位科研人员合作，在国际上首次实现超过400公里抵御量子黑客攻击的测量设备无关量子密钥分发。该成果近日发表在国际物理学权威学术期刊《物理评论快报》上
[Physical Review Letters 117, 190501 (2016)]， 被选为编辑推荐(Editors’ Suggestion)并被美国物理学会下属《物理》杂志报道。该成果极大地推动了兼顾安全和实用的远距离光纤量子通信的发展。
什么是量子密钥分发？
量子密钥分发可以为分隔两地的用户提供无条件安全的共享密钥。从1984年第一个量子密钥分发协议（BB84协议）提出以来，增加安全通信距离、提高安全成码率和提高现实系统的安全性是开发实用性量子密钥分发最重要的三个目标。
实用化水平步步提升
近年来，中国科大潘建伟小组围绕上述三个目标进行了原创性的实验研究，取得了一系列国际领先的成果：2013年，在国际上首次实现测量设备无关的量子密钥分发[PRL 111, 130502 (2013)]，彻底解决了所有针对探测系统的黑客攻击，同年被美国物理学会评选为2013年度国际物理学重大进展；2014年，将测量设备无关的量子密钥分发安全通信距离拓展至200公里[PRL 113, 190501 (2014)]，创造了新的世界纪录；2016年，又在国际上首次实现了基于不信任中继的量子密钥分发网络[PRX 6, 011024 (2016)]。然而这些前期实验结果的安全成码率较低，严重限制了该量子通信技术的实际应用。针对此问题，清华大学王向斌小组提出了4强度优化理论方法，可以大幅度提高安全成码率和安全距离。理论分析表明，该方法在典型实验条件下可以将成码率提高近两个数量级，从而大幅度提高实用化水平。
新的世界纪录诞生了
2016年，潘建伟小组进一步通过发展稳定的双光子干涉技术和系统长时间稳定技术，采用清华大学王向斌教授发展的4强度优化理论方法，结合上海微系统所尤立星研究员研制的高效低噪声超导纳米线单光子探测器，成功地将测量设备无关的量子密钥分发安全传输记录拓展至404公里超低损耗光纤（康宁公司提供）和311公里普通光纤距离，创造了光纤传输距离新的世界纪录。特别值得指出的是，在相同现实条件下，即使利用完美单光子源，BB84协议也不能在这么长的传输距离上得以实现。该实验在207公里处的安全成码率相比2014年的200公里实验提高了500多倍，其中50多倍的提高来自4强度优化理论方法，而另外10倍的提高来自实验技术的改进。该实验在102公里的安全成码率已经足以保证安全的语音通话，从而充分验证了测量设备无关量子密钥分发的实用性。
打破极限的杰出成就
该实验得到审稿人的高度评价，称赞“该实验为量子密钥分发和量子通信最远传输记录（longest reported propagation distance）”，“是一个杰出的成就（outstanding achievement）”，“打破BB84协议下单光子源的传输终极极限（ultimate limits）”。
该研究工作得到了中科院、基金委、科技部、教育部等部门以及山东省和济南高新区的支持。
谷歌新型量子控制技术：
向实用量子计算再进一步
来源：机器之心（ID:almosthuman2014），参与编译：武竞、吴攀
选自UCSB ，作者：Sonia Fernandez
如果你正在开发一台计算能力远远超越目前传统技术的量子计算机，那么你在做一项非常艰苦的工作。就是这么个情况：深入研究与全新复杂系统和尖端技术的基础工作相关的新问题和新情况。
这就是加州大学圣塔芭芭拉分校和谷歌联合的量子计算研究团队 Martinis Group 的科学家在探索令人兴奋的、但也有些违反直觉的量子计算世界时的生活。在他们发表于 Nature Physics 的一篇论文中，他们和位于新奥尔良的杜兰大学的同事展示了一个完整的相对简单的量子处理平台，这个平台可以同时控制 3 个超导量子比特（superconducting qubit）。
「我们在探索我们能力的极限，」这篇论文的主要作者 Pedram Roushan 说。他解释说，对构建单个量子处理器，目前已经有相当多的研究，但是这个项目特别之处是把这些量子处理器集中在一个基本构建块（building block）中，这个基本构建块可以被完全控制并可能扩展到功能性量子计算机中。
然而，在一台完全实用的量子计算机——兼具广泛、快速和同时计算的潜力——可以被制造出来之前，会出现各种以及有时是不可预测的和自发的情况，研究人员为了追求更精确的控制和设计更复杂的系统，这些情况必须被研究理解。
「你在处理粒子——在这里是量子比特——它们会发生相互作用，而且它们也会与外部场（external fields）互相作用，」Roushan 说，「这些都需要非常复杂的物理知识。」
为了解决这个特殊的多体问题（many-body problem），他解释说，他们的完全可控的量子处理系统必须从单个量子比特建立，以便让研究人员更好地了解可能发生的状态、行为和相互作用。
通过设计用于操纵其系统中光子自旋的脉冲序列，研究人员创建了一个人造磁场（artificial magnetic field），来影响由 3 个量子比特构成的闭环，使光子不仅能够与其它光子，而且能够与人造磁场间有强烈的相互作用。这是不小的进步。
「天然的，大多数能够比较精准控制的系统是光子系统，」合作者 Charles Neill 说。与电子不同，无电荷的光子通常不会彼此相互作用，也不会与外部磁场相互作用，他解释说。「在这篇论文中，我们展示了我们可以让光子之间有非常强烈的相互作用，并且也与磁场有非常强烈的相互作用——为了对光子进行有趣的物理操作，这两种作用是必需的。」Neill 说。
该合成凝聚态系统（synthetic condensed-matter system）的另一个优点是能够将其激发到其最低能量状态——称为基态——以探测其性质。
但是控制越多，退相干（decoherence）的可能也越大。随着研究人员努力提高量子比特的可编程性以及对量子比特的干预和读取能力，他们的系统越开放就越可能导致错误和信息丢失。
「我们对量子系统的控制越多，那我们能够运行的复杂算法也越多，」合作者 Anthony Megrant 说。「然而，每当我们添加一条控制线（control line），我们也同时引入了一个新的退相干来源。」在单个量子比特的水平上，我们可以容忍微小的误差，研究人员解释说，但是，一旦量子比特的数量增加，即使只增加相对很小的数量，误差也可能呈指数性增长。
「针对这些问题有一些校正方法，这些校正本质上是量子力学，它们会影响我们得到的精度水平，」Neill 说。
为了在提高其控制水平的同时降低可能的错误，团队必须考虑该装置的电路结构和其中使用的材料。与传统的单层平面布局（single-level，planar layout）不同，这些研究人员重新设计的电路允许控制线通过自支撑的金属「桥（bridge）」「跨越（cross over）」其它控制线。因为发现介质——控制导线之间的绝缘材料——是错误的一个主要来源。
「我们了解的所有沉积的电介质层（deposited dielectrics）都是非常容易损耗的，」Megrant 说，因此我们引入构造更精确且缺陷较少的介电衬底（substrate）以使退相干的可能性最小化。
根据研究人员的说法，在探索量子系统可能性的道路上，他们的工作正在取得一点一点坚实的进步。加上它们被精心控制的速度，这对于他们真正想实现的可以操作的量子计算机来说是至关重要的。慢的速度可以降低控制误差，但会使系统更易受到材料所施加的相干限制（coherence limits）和缺陷的影响。
快的速度可以避免材料中缺陷的影响，但也会降低操作者对系统的可控程度，他们说。
Roushan 说：「如果我们可以非常精确地控制这些系统——也许在大概 30 个量子比特的水平上——那么我们就可以进行传统计算机无法做到的计算了。」
论文：合成磁场中相互作用的光子的手性基态流（Chiral ground-state currents of interacting photons in a synthetic magnetic field）
摘要：令人着迷的量子物质的多体相（many-body phases）来自于粒子相互作用、空间对称性和外部场的相互作用。在一个工程系统中生成这些相可以提供对它们的本质的更深刻的见解。使用超导量子比特（superconducting qubit），我们可以在实现合成磁场（synthetic magnetic field）的同时实现强粒子相互作用（strong particle interactions），这是研究量子磁性（quantum magnetism）和分数量子霍尔效应（fractional quantum Hall phenomena）的基本要素之一。该人工磁场是通过正弦调制量子比特耦合（qubit couplings）来合成的。在一个由 3 个量子比特构成了闭环中，我们观察到了光子的定向循环（directional circulation），这标志着破碎的时间反演对称性（broken time-reversal symmetry）。我们的研究证明了通过按相反方向循环的光子空位（photon vacancies，或叫做「洞（hole）」）可以创造强烈的相互作用。这些关键元素的组合可以得到手性基态流（chiral ground-state currents）。这篇论文介绍了一种用于设计强相互作用光子的量子相的实验性平台。
论文地址：http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys3930.html
科学家初步实现激光脉冲量子远距传输
新浪科技讯 北京时间11月3日消息，据国外媒体报道，在《星际迷航》系列影片中，“企业号”飞船上的成员们可以在转瞬之间从星球上转移到飞船上，长距离移动看起来似乎轻而易举。虽然这些能力显然是虚构出来的，但研究人员近日利用“量子远距传输”技术（quantum teleportation），成功在相隔几英里的两处城市光纤网络之间实现了激光脉冲的传输。
虽然该研究中使用的方法并不会将地铁或公交取而代之，但它将帮助我们建设黑客无法入侵的电子通讯网络，即所谓的“量子网络”。强大的量子计算机可以通过该网络，与其它计算机取得联系。
把一件物体从宇宙中的一处瞬间转移到另一处、不需要让它在空间中发生移动，这听上去就像是科幻小说中的情节，但从1998年至今，量子物理学家一直在开展这方面的实验。目前的量子远距传输最远距离记录是在2012年创下的，约为143公里，位于加纳利群岛的两座岛屿之间。
诡异的举动
量子远距传输依托量子物理的古怪性质进行。量子物理认为，宇宙的基本组成部分、如亚原子粒子等，从本质上来说，可以同时存在于两个、甚至两个以上不同的地方。说得更具体一些，量子远距传输的基础是一种名叫“量子纠缠”的奇特现象：无论两个物体相隔多远，彼此之间都存在着相互联系，并且可以立即对彼此产生影响。
目前，研究人员还无法实现物质（如人类）的瞬间传输，但他们可以利用量子远距传输技术来传递信息。例如，要想对一个电子进行远距传输，就先要让它和另一个电子构成量子纠缠关系。然后其中一个电子（即用来传输的电子）留在原地不动，另一个电子则将以实体形式、被传输到任何指定的目的地去。
接下来，人们将对用来传输的电子的基本信息、或者“量子态”进行分析，同时破坏该电子的量子态。最后，这些信息将被发往电子传输的目的地，用在另一个电子身上，从而重新创造出第一个电子，并且与原来的没有任何区别。这样一来，原来的电子就实现了远距离移动。（不过，由于这些数据是通过光脉冲或电子等常规信号传输的，因此量子远距传输的速度不可能超过光速。）
有两支研究团队各自独立地报告称，自己在相距几英里的两处光纤网络之间实现了量子远距传输技术。这两支团队分别来自中国合肥和加拿大阿尔伯塔省卡尔加里。
未来科技
量子远距传输将是实现许多未来技术的关键。例如，量子密码学可以利用量子远距传输技术，在两地之间安全地传输数据，并能自动探测出任何入侵行为。此外，人们还能在“量子网络”中使用量子远距传输技术，在不同的量子计算机之间实现数据共享。此前的研究显示，量子计算机在瞬息之间实现的计算次数可以超过宇宙中所有原子数量的综合。
“未来如果你有一台量子计算机，要是有人想使用它，就可以把数据发送到这台量子计算机上，然后获得计算结果，就像现在的云计算技术一样。”中国科技大学的量子工程师张强说道，他同时还是合肥研究团队的共同主要作者。
在这两起量子远距传输实验中，传输点都有三处，之间的距离最长为12.5公里，模仿了未来量子网络的构造。此前只有一次实验采用过三处传输点，传输点之间的距离还不到一公里。
此前的实验中使用的是可见光脉冲，因此无法在光纤中传输较远的距离。而在这两起最新实验中，科学家采用了日常电信网络中使用的红外光，传输的距离更远。此外，他们还利用了所在城市中现有的光纤网络。
要实现长距离量子远距传输，激光束必须完全同步，即使具体到单个光子身上，也必须密不可分才行。并且，就算在复杂多变的环境下铺设的光纤中传输了数英里，激光束也不能分裂开来。而电信行业近日正好在单光子探测器方面取得了一些改进，两支研究团队都从中有所获益。
“我们很自豪地看到，在实际环境测验中观察到的结果并不比实验室测验的结果差。”中科大的量子工程师、此次研究的主要作者孙启超说道。
在卡尔加里开展的实验中，传输率为每分钟17个光子（每小时1020个光子），比合肥实验的传输速度快。不过，巴黎第十一大学的量子信息研究人员弗雷德里克·格罗桑（Frédéric Grosshans）指出，为了达到这样的传输速度，卡尔加里的研究人员采用的实验方法对该技术目前的实用价值造成了一定限制。
此外，两支研究团队都运用了各种各样的方法，确保激光束紧密地联结在一起。他们各采用了一种不同的技术，而格罗桑认为，我们可以把这两种方法结合在一起，从而取得更理想的成果。
孙启超指出，该技术的未来发展方向之一是，把量子远距传输网络扩展到“100公里规模，实现城际量子远距传输”。这需要进一步改进探测器的工作效率，同时对干扰源加以避免。
美公司计划研发反物质推进器
能否助我们找到地外生命？
来源：新浪科技，作者：叶子
虽然天文学家已经迫不及待地要前往这颗行星了，但他们还需要解决一项巨大的挑战：他们所用的推进系统必须既能加速，又能减速。而一家公司声称，他们已经找到了解决方法，即采用反物质推进系统。如今他们正在募集资金，以便开始研发该系统。
但如果以铀燃料代替氢气，就能减少反物质的用量，使之成为短期内能够打造出的首台反物质推进器。图为宾夕法尼亚大学发明的反物质储存装置。
新浪科技讯 北京时间11月2日讯，据国外媒体报道，在距地球约4光年之外的地方，有一颗名叫比邻星b的岩质行星，或许会是一颗宜居的星球虽然天文学家已经迫不及待地要前往这颗行星了，但他们还需要解决一项巨大的挑战：他们所用的推进系统必须既能加速，又能减速。而一家公司声称，他们已经找到了解决方法，即采用反物质推进系统。如今他们正在募集资金，以便开始研发该系统。
这家名叫HBar Technologies的公司由NASA于2002年创立，用来为NASA设计的产品做初步准备工作。但该公司近日在众筹网站Kickstarter上发起了一次目标为20万美元（约合134万人民币）的众筹项目，希望能将上述理念变为现实。他们计划打造一台反物质推进器，能将宇宙飞船加速到（或者超过）光速的五分之一。
每千克反物质含有10的17次方焦能量，这是人类已知的、含有能量最多的物质。由于反物质储能巨大，因此难以储存。并且，目前人们还没有设计出能够将反物质转化为可供宇宙飞船所用的动力的推进系统。
在该推进器中，一颗反光子会被发射到铀燃料中去，反光子所带的负电荷随即引发铀的核裂变过程。裂变后的一半原子核会朝着远离碳帆的方向运行；另一半原子核则会被碳帆吸收，释放出动能，从而让碳帆加速前进。
这家名叫HBar Technologies的公司由NASA于2002年创立，用来为NASA设计的产品做初步准备工作。该公司设计的推进器由两大部分组成：一面以铀作为燃料的碳“帆”，还有一套反物质储存装置。
该公司设计的推进器由两大部分组成：一面以铀作为燃料的碳“帆”，还有一套反物质储存装置。它的基本原理是核裂变，即原子核分裂成两半，并在这一过程中释放出动能。在该推进器中，一颗反光子会被发射到铀燃料中去，反光子所带的负电荷随即引发铀的核裂变过程。裂变后的一半原子核会朝着远离碳帆的方向运行，速度可达每秒钟1.38万公里，即光速的4.6%；另一半原子核则会被碳帆吸收，释放出动能，从而让碳帆加速前进。
传统的核火箭利用氢气作为推进剂。但如果以铀燃料代替氢气，就能减少反物质的用量，使之成为短期内能够打造出的首台反物质推进器。据我们最近的、可能宜居的恒星系位于半人马座阿尔法星，距我们约4.3光年之遥，目前最快的宇宙飞船也要过8万年时间才能到达那里。但如果采用了反物质帆，便能将这一时间缩短到90年。
此外，该推进器只需84年时间，便能带领我们抵达比邻星b。目前，该公司已经募集到了471美元（约合3172元人民币），而他们的筹资目标是20万美元（约合134万人民币）。但即使得到了20万美元，要想打造出一款能成功运行的原型机，这笔钱也仅仅是杯水车薪而已。
Hbar Technologies公司CEO杰拉德·杰克逊（Gerald Jackson）在接受采访时表示：“众筹或许是一种表达对该项目感兴趣的好方法，但我们还是要寻求更大的投资方，或者政府赞助。要想真正打造出小型推进系统和供能系统的原型产品，我们还需要1亿美元（约合6.73亿人民币）。”该团队表示，如果募集到了足够的资金的话，他们将于10年内开展反物质宇宙飞船原型机测试。
新型量子桥技术或将有助于
研制更为强大的人工智能系统
来源：新浪科技，作者：彬彬
美国科学科学家首次研发出一种新型“量子桥”技术，该技术可以将大量微型的量子计算机连接起来。本图是一个量子桥的示意图，显示钻石中的一组孔洞阵列，孔洞与孔洞之间被植入两个硅原子。
布洛赫球：量子计算的原理通常用“布洛赫球”来进行形象的解释。传统计算机的运行状态只能位于球体的两极之一，即“1”或“0”的状态；而在量子计算机中，其运行状态可能位于布洛赫球面的任何一个位置。
新浪科技讯 北京时间11月2日消息，据国外媒体报道，比传统计算机运算速度快1亿倍的微型量子计算机已经面世。但是，一直以来困扰科学家的一个难题就是，如何将这些微型系统以合理适用的大小投入到人工智能等应用领域。近日，美国桑迪亚国家实验室和哈佛大学科学家首次研发出一种新型“量子桥”技术，该技术可以将大量微型的量子计算机连接起来。研究人员认为，这一成果将推动量子计算的更快发展与实际应用，也将有助于研制更为强大的人工智能系统。
量子计算技术就是利用亚原子粒子一种特别的属性，即在任何时候都以不止一种状态存在。在传统的计算机中，数据以两种状态来表示，即二进制位“1”或“0”。但是，量子计算机采用的是量子位。量子计算机中的计算过程就是量子位相交互的过程，因此一台量子计算机的功能需要许多量子位支持。
量子计算机之所以很难制造，原因在于到目前为止科学家们仍然未能找到一种简单的方式来控制复杂的量子位系统。美国桑迪亚国家实验室科学家现在研发了一种新型“量子桥”技术。研究人员声称，他们并不像以往那样只建造一台大型量子计算机，而是通过量子桥新技术将大量的微型量子计算机连接起来，从而来解决量子位系统的控制难题。研究项目负责人、美国桑迪亚国家实验室科学家莱安-卡马乔表示，“人们已经制造出微型的量子计算机。也许首个最实用的量子计算系统，并不是一台独立的大型量子计算机，而是一组连接在一起的微型量子计算机。”
新型量子桥技术是通过向钻石中添加杂质实现的。在实验中，桑迪亚国家实验室和哈佛大学科学家采用了聚焦离子束和离子注入机，它们负责将一个个单个离子注入到一块钻石底物的特定位置。然后，研究人员利用一个硅原子替代钻石中的一个碳原子，从而导致该硅原子周围的碳原子“逃离”。这样，硅原子周围就会空出许多空间。通过这种方式，物质看起来是以固态形式存在，但它们的行为属性就好像气态物质一样。
卡马乔介绍说，“我们所做的工作就是根据我们的需求精确地植入硅原子。我们可以植入到成千上万个位置，从而产生可用的量子设备。在此之前，研究人员不得不在一块数微米大的钻石底物中搜寻大约1000个随机出现的非碳原子，其辐射强度要强大到足以达到单个光子的水平才有用。”当硅原子被植入到钻石底物时，负责激光生成的光子将硅电子碰撞到一种更高的能量状态。然后，电子将回到较低的能量状态，因为所有事物都在追求一种尽可能最低的能量水平。当上述过程发生时，它们就会通过不同的频率、强度和偏振发射出携带信息的光量子。“在此项研究中，哈佛大学科学家主要负责进行相关实验，以及操作光学和量子设施。我们主要负责设备制造，以及寻找一种更为灵巧的方式来计算究竟需要植入到钻石底物中的离子数量。”
一网打尽系列文章，请回复以下关键词查看： |
创新发展：习近平 | 创新中国 | 创新创业 | 科技体制改革 | 科技创新政策 | 协同创新 | 成果转化 | 预见2016 | 新科技革命 | 基础研究 | 产学研 |
热点专题：军民融合 | 民参军 | 工业4.0 | 商业航天 | 智库 | 国家重点研发计划 | 基金 | 装备采办 | 博士 | 摩尔定律 | 诺贝尔奖 | 国家实验室 | 国防工业 | 十三五 |
前沿科技：颠覆性技术 | 生物 | 仿生 | 脑科学 | 精准医学 | 基因 | 基因编辑 | 虚拟现实 | 增强现实 | 纳米 | 人工智能 | 机器人 | 3D打印 | 4D打印 | 太赫兹 | 云计算 | 物联网 | 互联网+ | 大数据 | 石墨烯 | 能源 | 电池 | 量子 | 超材料 | 超级计算机 | 卫星 | 北斗 | 智能制造 | 不依赖GPS导航 | 通信 | MIT技术评论 | 航空发动机 | 可穿戴 | 氮化镓 |
| 先进武器：中国武器 | 无人机 | 轰炸机 | 预警机 | 运输机 | 战斗机 | 六代机 | 网络武器 | 激光武器 | 电磁炮 | 高超声速武器 | 反无人机 | 防空反导 |
| 未来战争：未来战争 | 抵消战略 | 水下战 | 网络空间战 | 分布式杀伤 |
| 领先国家：俄罗斯 | 英国 | 日本 | 以色列 | 印度 |
| 前沿机构：战略能力办公室 | DARPA | Gartner | 硅谷 | 谷歌 | 华为 |
前沿人物：钱学森 | 马斯克 | 凯文凯利 | 任正非 |
专家专栏：黄志澄 | 许得君 | 施一公 | 王喜文 | 贺飞 | 李萍 | 刘锋 | 王煜全 | 易本胜 | 李德毅 | 游光荣 |
全文收录：2016文章全收录 | 2015文章全收录 | 2014文章全收录 |
其他主题系列陆续整理中，敬请期待…… |