量子大会2021 2020国际量子会议

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我国研制出的第一个量子路由器有何突破?

我国在量子信息处理领域取得重大突破，研制出全球首个量子路由器并成功演示

中国科研团队在第16届量子信息处理国际会议上宣布，他们成功研制出世界上首个量子路由器，实现了量子网络的关键技术突破。这一成果源自清华大学交叉信息研究院的973计划重大项目，由图灵奖得主姚期智教授领导的团队主导研发。

姚期智团队利用纠缠光子的量子路由器，首次在实验中演示了全量子路由器的功能，能够精确控制量子信号的传输路径，美国《连线》杂志对此给予了高度评价。这一里程碑式的成果表明，清华大学的科研人员在构建全量子网络道路上迈出了重要一步。

在全量子网络项目中，姚期智团队采用离子阱技术，取得了显著进展，包括全量子网络、离子阱量子存储器和计算节点、远程离子纠缠等方面的研究。量子路由器对于量子通信和大型量子计算的实现具有关键作用，他们计划在未来两年内建立基础性全量子网络的雏形。

会议本身是量子信息领域的顶级国际交流平台，今年在中国举办，充分展示了中国在国际量子信息领域的领先地位。来自全球多个国家的300多位学者共同探讨了量子计算理论、量子密码等领域前沿议题，以及相关物理问题。

尽管家用无线路由器与量子路由器有着天壤之别，但这两者都是科技发展的重要成果，分别在各自的领域推动着信息传输的革新。然而，这里的重点在于我国在量子通信领域的创新突破，而非无线路由器的选择。

我国研制出的世界上第一个量子路由器如何成功演示的?

我国成功研制出全球首个量子路由器，引领全量子网络研究新纪元

1月24日，据百事网报道，中国科研团队在第16届量子信息处理国际会议上宣布了一项重大突破——研制出世界上首个量子路由器，并在实验室中成功进行了演示。这一成就标志着我国在全球量子网络研究领域取得了关键技术的突破，引领了全量子网络技术的发展。

作为全量子网络中的关键设备，这个创新成果源于清华大学交叉信息研究院姚期智教授领导的973计划重大科学问题导向项目——全量子网络项目。姚期智教授，这位图灵奖得主，与他的团队成功实现了量子控制信号对量子信号传输路径的调控。美国《连线》杂志对此表示，清华大学的科研人员已经建造了全球首台量子路由器，展示了量子网络的前沿技术。

在全量子网络项目中，姚期智团队采用离子阱技术，致力于全量子网络、离子阱量子存储器和计算节点、远程离子纠缠等领域的研究，取得了显著进展。量子路由器对量子通信和大型量子计算的实现具有决定性意义。姚教授透露，他们的目标是在未来两年内构建出基础性全量子网络的雏形。此外，他们还提出了基于离子阱技术的新方案，可能开辟出一种新型的时空晶体，引发了诺贝尔物理奖得主维尔切克的赞誉。

此次量子信息处理国际会议在中国举办，彰显了我国在国际量子信息领域的领先地位，吸引了来自中国、美国、瑞士等国的300多名学者参与。会议议题涵盖了量子计算的理论、量子密码的前沿以及相关物理问题的广泛探讨。

虽然家用无线路由器是另一领域的重要技术，但我国在量子通信领域的这一重大突破无疑为全球科技发展带来了全新的视角和可能性。未来，全量子网络技术的发展将对信息传输和计算能力产生革命性影响。

可扩展和完全耦合的量子启发处理器解决了优化问题

在当今世界，面对生活中无处不在的复杂问题，如寻找最短路线兼顾距离与交通，你是否曾为如何找到最佳解决方案而头痛？答案可能就在组合优化问题的研究中。这些问题尽管形式化，却深深影响着物流、网络规划、机器学习和材料科学等多个领域。

在计算机科学的前沿，解决大规模组合优化问题的传统方式力有未逮，科学家们将目光投向量子计算的潜力。基于Ising模型的量子启发处理器，以其在物理学中模拟铁磁性材料中自旋行为的原理，为这些问题提供了一种新的解决途径。退火过程，如同原子在低温下的磁性排列，被巧妙地转化为寻找最优解的算法。

在东京理科大学(TUS)，川原孝之教授带领的研究团队在量子器件领域取得了显著突破。他们的成果在2021年IEEE SAMI国际会议上首次亮相，展示了首个完全耦合的LSI退火处理器，拥有512个全连接自旋。这是一项重大突破，但同时也带来了一个挑战：如何处理众多自旋间的复杂连接，因为每个自旋都可能影响其他所有自旋。

川原教授及其团队在《微处理器和微系统》杂志上揭示了创新的解决方案：他们设计了一种“阵列计算器”，将系统能量状态的计算分散到多个芯片，每个芯片负责一部分计算，然后由“控制芯片”整合结果。这种方法降低了芯片间数据传输的负担，实现了可扩展且完全耦合的LSI系统，能在模拟退火中高效解决组合优化问题。

他们的创新应用在商用FPGA芯片上取得了实证成功，如384个自旋的全连接退火系统，成功解决了包括图形着色和最大切割在内的优化问题。与传统CPU相比，FPGA的实现速度提升了惊人的584倍，能效提高了46倍，这预示着巨大的性能提升潜力。

川原教授展望未来，他和团队的目标是开发定制的LSI芯片，以进一步提升性能和能效，为材料科学和药物发现等领域复杂优化问题的解决提供强大工具。他们期待通过与企业的合作，将这些科研成果推向实际应用，解决现实生活中的棘手问题，推动半导体设计技术的革新，开启一个全新的半导体革命时代。

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