碳化硅量子比特刷新纪录：量子态保持超5秒，信号增强万倍

近期，科学家获量子领域研究重大突破：首次实现按需读出量子比特，并将量子态保持超过5秒。

量子技术为许多技术应用带来了希望，比如建立防御黑客的通信网络，又例如能够加速发明新药的量子计算机。量子计算机运行的是能够存储量子信息的量子比特。

但科学家仍致力于研究如何轻松读取量子比特中保存的信息，以及增加量子信息的保存时间(即量子比特的相干时间，通常限于微秒或毫秒内)。

美国能源部阿贡国家实验室和芝加哥大学研究人员在此类研究中取得两项重大突破：他们实现了按需读出量子比特，将量子态保持超过5秒，创下了最新世界纪录。此外，研究人员的量子比特由廉价且常用的碳化硅材料制成，这种材料可广泛应用于灯泡、电动 汽车 和高压电子设备中。相关成果近期发表在《科学进展》(Science Advances)上。

“增强一万倍的信号”

研究人员的第一个突破是使碳化硅的量子比特更容易读取。

每台计算机都需要一种方法来读取被编码成比特的信息。对于半导体量子比特，典型的读出方法是用激光寻址量子比特，并测量反射回来的光。但这个过程需要非常有效地检测光子。

研究人员使用精心设计的激光脉冲，根据量子比特的初始量子状态(0或1)，将单个电子添加到其量子比特中，然后用激光读取量子比特。

研究人员称，反射的光反映了电子是否存在，信号强度几乎增强了一万倍。论文第一作者、芝加哥大学研究生Elena Glen表示，“通过将脆弱的量子态转化成稳定的电子电荷，我们可以更容易地进行状态测量。通过信号增强，每次检查量子比特处于什么状态时，都能获得一个可靠的答案。这种类型的测量被称为‘单次读出’。有了它，我们可以解锁很多有用的量子技术。”

借助单次读出方法，科学家们还能使量子态尽可能持久，而以往，量子比特很容易因为环境噪声而丢失信息。

研究人员为此培养了高度纯化的碳化硅样品，以减少干扰其量子比特功能的背景噪声。然后通过对量子比特施加一系列微波脉冲，延长量子比特保存信息的时间。延长量子比特相干时间有重要的作用，例如未来量子计算机能处理非常复杂的 *** 作，或者量子传感器能检测到极其微小的信号。

“这些脉冲通过快速翻转量子态，将量子比特与噪声源和误差解耦，”论文共同第一作者Chris Anderson说，“每一次脉冲就像是在量子比特上按下了撤销按钮，消除了脉冲之间可能发生的任何错误。”

“量子态保持超5秒”

研究人员表示，目前量子态保持超过5秒的纪录，意味着在量子态被打乱之前可以执行超过1亿个量子 *** 作。

“在这样的时间尺度上保存量子信息非常罕见。”项目首席研究员、阿贡国家实验室高级科学家David Awschalom说，“5秒钟的时间足以将光速信号发送到月球并返回。即使在绕地球近40圈后，这种光仍能正确反映量子比特的状态，这为制造分布式量子互联网铺平了道路。”

研究人员认为，此次研究将碳化硅带到了量子通信平台的最前沿。由于碳化硅廉价且常用，很容易用于多种设备中，因此碳化硅材料有助于扩大量子网络规模。

科学家们还看到了这项研究的多种潜在应用。

“单次读出的能力开启了一个新的机遇：利用碳化硅量子比特发射的光来帮助开发未来的量子互联网，”Glen说，“像量子纠缠这样的基本 *** 作，一个量子态可以通过读取另一个量子态来了解，现在已经在碳化硅系统中实现了。”

研究人员基本完成了一个转换器，可以将量子态转换到电子领域。“我们希望创造对单个电子敏感的新一代器件，同时也容纳量子态。碳化硅能够做到这两点，这就是我们为什么认为它具有前途。”Anderson表示。

研究人员认为，通过创建一个可在普通电子设备中制造的量子比特系统，未来有望利用可扩展且具有成本效益的技术，为量子领域的创新开辟一条新途径。

华为公司夜景

最近一段时间，商界都在关注一件令人十分愤慨的事情：从明天开始，受美国政府的第三次非法制裁，华为公司将无法从美国高通、韩国三星电子公司和我国台湾地区的台积电公司，购入手机 麒麟 高端芯片了。当然，笔者也听到一件高兴的事情，那就是我国科学家已研制出量子芯片，而且量子手机也将问世。由此可见，在不长的时间内，某些国家制裁的大棒就会变成软绵绵的“油条”了。

华为公司与韩国三星公司也是商界合作伙伴

大家知道，这些年我国在量子研究方面，已走在世界的前列。 量子是一个在物理学中常用到的概念，指一个不可分割的基本个体。

量子概念最早是由德国物理学 家 M ·普朗克 在1900年提出的，经爱因斯坦、玻尔、 薛定谔 等人 的完善 。 在20世纪的前半期，初步建立了完整的量子力学理论 ， 绝大多数物理学家将量子力学视为理解和描述自然的基本理论。

中国科技大学常务副校长潘建伟为在作量子信息实验

虽然欧美国家有关 量子力学理论 方面研究比我们开展得早，但中国是后来者居上，以中国科技大学常务副校长、中科院院士潘建伟为代表的量子信息领域的专家，近年来已在量子信息和量子通信实验研究方面取得了可喜的成果。

在经过前期大量的研究工作之后， 2014年潘建伟团队建成了 “ 济南量子通信试验网 ” 。 由他 牵头研制成功 了 国际上 首颗量子科学实验卫星 “ 墨子号 ” ，建成国际上首条量子保密通信 骨干网 “ 京沪干线 ” ，构建了首个空地一体的广域量子保密通信网络雏形，使我国量子保密通信的实验研究 与 应用研究 已 处于国际领先水平。

麒麟 高端芯片

近年来，我国的 华为 、 中兴公司多次 遭到美国 政府的非法制裁，致使 高通 公司对其 芯片断供 等 ，让不少 中 国科技企业都看到自主研发芯片的重要性，只有我们自己掌握了核心技术，那么我们在以后的发展过程中才不会受制于人；于是在国内就掀起了一股发展国产芯片的潮流，一时间，众多的国产科技巨头企业都开始投入重金来进行芯片的研发！

经过不断的 科研攻关 ，国产科技企业在芯片领域也开始取得 新成果 ， 近期 中科大和浙江大学的一个科研团队 对外 宣布：他们已经联手在量子芯片领域取得了突破 。 同时，他们还将最新的研究成果分别发表在《物理评论快报》和《science》上，可以说再一次向世界彰显了我们在量子领域所取得的突 破。

郭国平教授 等科学家研制成功的量子芯片

根据最新的消息显示：中 国 科 技大学 郭国平教授 的团队 已经研发出了半导体量子芯片，并且还打破了世界纪录，让这一芯片一举实现了世界上最快的量子逻辑门 *** 作。除了中科院以外，还有南理工大的一位中国籍科学家也研发出了一款新型的量子通信芯片，它不仅体积小，而且功能强大，甚至还能替代我们传统的手机中所使用的芯片，可以说现在量子手机也将 会 变成现实！ 让我们全力支持中国科学家的行动吧，并期待这一时刻早早到来。

　最近一段时间潘建伟团队捷报频传令人鼓舞！

9月5日，潘建伟在西湖大学首场公开课上，公开宣布了自己研究团队在上周取得的最新研究成果：“就在上个星期，我们刚刚完成了对50个光子的玻色取样，相比谷歌的‘量子优越性’大概可以快100万倍。”

此前8月，潘建伟团队成员朱晓波教授也在中科大上海研究院举办的“墨子沙龙”上表示，中科大团队年内即将实现60比特量子计算，将超越谷歌实现的53比特量子计算水平，并公布了未来十年研发目标即制备一百万比特保真度99.8%的量子计算机。

今年6月潘建伟团队在国际上首次实现基于纠缠的千公里级量子秘钥分发，确保了即使在卫星被他方控制的极端情况下，依然能实现安全的量子通信，成为量子通信向现实应用的重要突破。

确实如果我国一直是这样的状态是很难超过其他国家的，但是在这个高科技时代，我国自主研发出了量子芯片，对于这种芯片外媒是这样报道的，新加坡南洋理工大学一名中国籍的科学家开发出了一种体积只有正常芯片1％大小的新型量子通讯芯片，这种新型量子芯片在手机领域将受到重视，它的出现为国人研发未来的新手机提供了思路。

这通俗一点来说就是量子手机时代，将不再是空谈。很多小伙伴可能放过“发明家”拆过自己的坏手机，发现手机里面的芯片其实很多，芯片的体积相对来说也比较大。

那么当芯片体积大小被缩小之后，手机里面就会有很多空间被腾出来。这样是不是就可以提高手机电池的蓄电能力呢？装载这样小体积的芯片以后，手机的性能是不是会提高很多？而且芯片不仅仅只能用于手机，还可以用在很多智能体系中，比如说战机的智能 *** 作系统，我国自主研发出“量子芯片”之后，国内一些科技公司已经领先去美国的其他公司

中国量子芯片突然宣布：量子手机变成现实，美国：中国不能独占！

众所周知，随着中国经济的不断发展和崛起，我们在科技领域也取得了不少的突破，但在一些高精尖的科技前沿领域，由于我们起步较晚，同时还受到国外技术封锁的影响，所以导致我们也还有不少的科学技术都落后于西方国家，但是中国的科技企业永不放弃的精神也让我们在科技领域取得了非常不错的成绩！

此前中兴和华为在遭到美国高通的芯片断供以后，让不少国产科技企业都看到自主研发芯片的重要性，只有我们自己掌握了核心技术，那么我们在以后的发展过程中才不会受制于人；于是在国内就掀起了一股发展国产芯片的潮流，一时间，众多的国产科技巨头企业都开始投入重金来进行芯片的研发！

经过不断的努力，国产科技企业在芯片领域也开始取得一个又一个的突破，如今在国产芯片领域，不仅华为研发出了先进的海思麒麟990处理器芯片，而且中科大和浙江大学的一个科研团队也突然宣布：他们已经联手在量子芯片领域取得了突破，同时，他们还将最新的研究成果分别发表在《物理评论快报》和《science》上，可以说这也再一次地向世界彰显了我们在量子领域所取得的突破！

中科大在文章中不仅提到了先进的量子技术，而且还展示了他们在24位量子比特量子芯片上所取得的成绩，可以说一旦我们在量子芯片领域取得突破的话，那么量子手机也将会变成现实，对此，一些西方国家也都纷纷表示羡慕不已，甚至美国科技界的不少人士都表示：中国不应该独占，要分享出来才行，还有不少美国人都认为中国不可能做到，但事实就摆在这里，让我们很是骄傲和自豪！

而根据最新的消息显示：中科院郭国平教授已经研发出了半导体量子芯片，并且还打破了世界纪录，让这一芯片一举实现了世界上最快的量子逻辑门 *** 作。除了中科院以外，还有南理工大的一位中国籍科学家也研发出了一款新型的量子通信芯片，它不仅体积小，而且功能强大，甚至还能替代我们传统的手机中所使用的芯片，可以说现在量子手机也将能变成现实！

1、

1美元逼出来的华人“半导体教父”

1953年，一位麻省理工的年轻硕士同时拿到了福特 汽车 和希尼凡亚公司的offer，当时的福特 汽车 ，是全球 汽车 行业的霸主，不论是实力还是前景都不是后者能够比拟的，后者希尼凡亚公司，从事的是半导体产业，当时全球的半导体发展也不过几年，属于一个新兴行业，前途未知。

本来这个选择题很容易做，换做是谁都会选择去福特工作， 但是因为在谈薪资的时候，福特公司的薪资比希凡尼亚少了1美元，使得这位年轻硕士改变了注意，选择了薪资多1美元的希凡尼亚，进入到了半导体行业。

人生的际遇有时就是这样，因为年轻时的“短视”和“意气用事”，却造就了一代风云人物的崛起。 这位年轻硕士，便是后来的华人“半导体”教父，一手创建了全球最大的半导体制造商台积电的张忠谋。

这位1美元逼出来的“半导体教父”，或许在中国大陆地区，并不是那么知名，除了半导体相关行业的人士，知道并了解他的并不多。但是，在中国的香港、台湾地区，在美国，他就是“华人之光”，最成功的“华人企业家”的代名词。

他所创建的台积电有多厉害呢？业内流传着这么一句话足以说明：“全球高 科技 ，没有他就做不出来”。

我们都知道半导体、芯片这些高 科技 的产品，是许多顶尖产品的“心脏”和基础，经过了这两年的一些事件，我想中国人也对芯片这种东西的重要性有着切身体会了。

这里简单说一下全球芯片行业的模式，能够很好的说明台积电的厉害。

目前全球国际芯片厂商分为两大模式：

一种是IBM、英特尔这样的，通过自主研发出专利技术，然后授权给厂商们进行生产，拥有专利技术的赚大头，组装生产的赚小头。

还有一种是台积电模式，不管是专利技术还是组装生产，全部都自己来，而且全部都能做到世界顶尖水平，尤其是在代工市场份额上， 尽管一大堆代工企业崛起，依然无法撼动他的地位，至今仍然占有全球55%左右的份额，可谓“独孤求败”。

而这一切，都是张忠谋凭借着一己之力打下的江山，看到这里，你是不是对他开始有了敬佩之情呢？

2、

经过了“乱时代”，

我们要引领“大时代”

1931年，张忠谋出生在浙江宁波。父亲是县里的财政处长，家境颇为殷实，也为他创造了良好的教育环境。

可在那个战乱四起的年代，张忠谋还是免不了随着家国命运一起颠沛流离。 1932年张家迁居南京，1937年抗日战争爆发，一家人又匆匆南下广州，而不久后广州又遭到日军轰炸，辗转到了香港，可到了香港没几年，香港沦陷，一家人还是在q林d雨中日夜担忧，苟且偷生。

张忠谋至今还记得日军攻打香港时一个星期戒严，全城断水断粮的场景： “旅馆里的食物渐渐吃尽，后来吃的都是罐头，到最后罐头也吃尽了，幸而那时戒严已经结束了，等父母回到家中，财物已被歹徒抢劫……”

此后，一家人又南上重庆，一路要穿越战区，也是提心吊胆，九死一生。1945年日军投降，经历了短暂的狂喜之后，内战开打，国民党强制推出“货币改革”，其实就是用一文不值的“金圆券”换老百姓手里的黄金、美金，洗劫人民的财产供他们逃跑之用。

张忠谋在上海亲眼见到，由于对金圆券没有信心，民众把所有的钱都争抢着去买不动产保值，导致上海房价一天上涨数倍。 这就是一个政权末日时的疯狂。

江山鼎革之际，张家人再度搬到了香港，张忠谋也在当地的培英中学读书，毕业后留学美国，入读哈佛大学。

从乘飞机前往美国的那一刻起，张忠谋知道，自己经历了十几年的“乱时代”算是过去了。多年之后，当张忠谋深入了解到半导体行业的前景之后，他做出了一个判断： “这个世界由野心家引领的乱时代过去了，未来是和平的时代、拼经济的年代，而企业家就是引领这个大时代的人物”。

正是因为有着类似中国古代知识分子“登车揽辔，澄清天下”的情怀，1987年，56岁的张忠谋接受了“台湾工业技术研究院”的邀请担任院长，但他并不满足于在实验室里的工作，他想要创办一家中国人自己的芯片公司，于是开始了人生第一次创业。

在那个个人电脑鲜有人接触，智能手机更是没有出现的年代，从事半导体芯片行业想要做大市场，谈何容易？

在张忠谋的前面，还有IBM、英特尔这样的行业航母霸占了巨大的市场份额，他一个技术出身的人，不懂得资本运作，想要迎头赶上更是难上加难。 正是这样的现实，让许多人嘲笑这位56岁还要出来“折腾”的半导体老兵，有人劝他，在大企业里再干几年就退休了，领着高额的退休金，当个“院长”名利双收那日子不香吗？

要做事的人，总是会经历这些嘲笑和不解，如果他们也和普通人一样，安于现状，混吃等死，只想着把自己的小日子过好，那么奇迹要谁来创造呢？

3、

“老兵不死，只是凋零”

面对着重重困难，张忠谋秉承着一颗要引领大时代的心，一个一个的迎头解决。

首先，做芯片需要庞大的资金，张忠某没有，但是他想到了办法，台积电先提供芯片代工，让小规模的制造商专注于开发与半导体相关的知识产权，而无需先付出巨大的固定成本，大幅降低了半导体公司进入的门槛。

在台积电创办的第二年，迎来了第一位大客户——英特尔。 英特尔的创始人之一Andrew Grove亲自来到台湾参观，在看过张忠谋的产品之后，竟然给出了266个缺陷的意见。 台积电的工程师们夜以继日的优化工艺，最终通过了英特尔的认证，赢得了第一张大合同。

这次订单非常关键，不仅给台积电带来了利润，还因为有了英特尔的背书，台积电在业内的名气开始慢慢打响。

接下来的30多年，张忠谋带领着台积电一步一个脚印，不断攀上了新的高峰。

1997年，台积电在美国纽约证券交易所上市。

2002年，台积电成为第一家进入半导体产业前十名的晶圆代工公司。

2010年，台积电为全球四百多个客户提供服务，生产超过七千多种的芯片。同年全年营收为新台币4,195.4亿元，不断刷新纪录。

2017年3月20日， 台积电的市值首富超越了英特尔，成为全球市值最高的芯片公司。同年台积电净利润达到800亿元，是同年华为公司的两倍。

2019年，台积电在美国《财富》杂志评选为 "全球最大500家公司" 排行榜中，营收规模名列全球第363名，获利规模名列全球第39名。同年，2019年8月，在"全球顶尖100家公司" 排行榜中，公司市场价值名列第37名。

今年已经89岁的张忠谋，在2018年的时候宣告了从台积电退休，将公司业务全部交予后辈打理。但是，他的另一份事业又重新开始了，那就是写作。用张忠谋自己的话来形容退休状态，就是“老兵不死，只是凋零”。

少年时的张忠谋，曾经也是一位文学爱好者，有着一个作家梦。 但是父亲在看了他写的文章后，说了一句：“如果你选择当作家，恐怕要饿肚子了”。这句话点醒了张忠谋，他很认真的读了自己的文章后，也意识到和专业的作家水准还有很大的差距。于是放弃报考文科，选择了攻读商科。

“世事洞明皆学问，人情练达即文章”，年少不经事的张忠谋，写的都是“为赋新词强说愁”的东西， 如今经历了80余年的沧桑，不仅读了万卷书，行了万里路，还引领了一个时代的崛起，再加上退休后有着大把闲暇，他终于又拿起了笔，准备为自己写一部传记。

我相信，这一定是一部非常精彩的传记，有让我们更深入的了解张忠谋和他所经历的“乱时代”和“大时代”。

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