一个原子厚的半导体晶体，让量子计算机成为可能

在每一个隐藏在笔记本电脑或智能手机内部的现代微电路中，都可以看到晶体管——控制电流流动，即电子流动的小型半导体设备。如果用光子(光的基本粒子)取代电子，那么科学家们将有希望创造出新的计算系统，能够以接近光速的速度处理大量信息流。目前，光子被认为是量子计算机中传输信息的最佳方式。这些仍然是假想的计算机，根据量子世界的定律，能够比最强大的超级计算机更有效地解决一些问题。

尽管创造量子计算机没有基本的限制，科学家们仍然没有选择什么材料平台将是最方便和有效实现量子计算机的想法。超导电路、冷原子、离子、金刚石中的缺陷和其他系统现在都在竞争成为未来量子计算机的一个选择。

特别是，由于来自德国维尔茨堡大学的科学家，已经有可能提出半导体平台和二维晶体，南安普敦大学，格勒诺布尔阿尔卑斯大学，亚利桑那大学，俄罗斯科学院Ioffe物理技术研究所，还有圣彼得堡大学等。

物理学家们研究了光在只有一个原子厚度的二硫化钼(MoSe2)二维晶体层中的传播，这是世界上最薄的半导体晶体。研究人员发现，在超细晶体层中传播的光，偏振性取决于光的传播方向。这种现象是由于晶体中自旋轨道相互作用的结果。有趣的是，正如科学家们所指出的，光的偏振空间分布，结果却很不寻常——它很像一个多颜色的海洋rapana。在维尔茨堡大学斯文·霍夫林教授实验室里合成了用于实验的超细二甲苯钼晶，这是是欧洲最好的晶体生长实验室之一。

在圣彼得堡大学教授Alexey Kavokin的监督下，在维尔茨堡和圣彼得堡进行了测量。俄罗斯科学院的通讯成员，圣彼得堡大学自旋光学实验室的一名员工，Ioffe物理技术研究所的主要研究助理米哈伊尔·格莱佐夫在理论基础的发展中发挥了重要作用。圣彼得堡大学(St Petersburg University)自旋光学实验室主任阿列克谢•卡沃金(Alexey Kavokin)教授说：我预计在不久的将来，二维单原子晶体将被用来在量子器件中传输信息。经典计算机和超级计算机需要很长时间才能完成的事情，量子计算设备可以很快完成。

其中蕴含着量子技术的巨大危险——堪比原子d。例如，在量子技术帮助下，将有可能非常迅速地侵入银行保护系统。这就是为什么今天密集的工作正在进行，包括创造保护量子设备的方法：量子密码学。研究为半导体量子技术做出了贡献。此外，这项研究是光诱导(即出现在光存在下)超导性研究的一大进步。这是一种让电流通过材料电阻为零的现象。目前，这种状态无法在零下70摄氏度以上的温度下达到。然而，如果找到合适材料，这一发现将使把电传输到地球上任何地方而不造成任何损失成为可能，并创造出新一代电动机。

量子级芯片有多厉害？还需要用到光刻机吗？看完算长见识了

芯片现在已经是很多人都知道的"小东西"，因为前一阵子数码圈发生的各种问题，让所有的人都知道了芯片的重要性和世界芯片的格局。 在芯片的制作方面，纳米制程越小难度上就越大，对光刻要求也就越高。 所以现在仅仅使用一个光刻机就能让中国芯片在发展上步履维艰。熟悉 科技 领域的朋友们应该知道，咱们中国在世界上也不缺少顶尖级的技术，其中一个就是量子技术。 那么我们能不能利用量子技术直接让芯片的发展绕开光刻方面的封锁呢？

量子芯片就是在将一些专门的量子线路用特殊的方法集成在基础底层材料上（碳基材料），从而进行信息的运算和和相关进程的处理。我们知道现在芯片技术就是在一片小小的基底片上进行如同一座城市一般的建造，晶体管的数量越多就意味它们之间的距离越小，运算能力就会进一步提高。

我们从最早的190纳米到现在的5纳米技术未来可能还会更小，但是从物理学的角度来说终究是有一个上限的。这个时候以现有技术进行的芯片就会进入一个发展的停滞时期。而为了能够进一步让芯片的运算能力变强，我们就要变换一种思路采用一种新的技术来打破传统芯片的局限，那就是量子技术。

实际上严格来说这个技术属于比较典型的半导体、超导体技术。全球的研究都在如火如荼的进行。就目前的情况来看量子芯片在商用和大规模生产上还有非常遥远的距离。但是值得我们每一个人骄傲的是，在量子技术方面咱们中国最先进的技术和世界上最先进的技术相比几乎不相上下，而且完全是自主研制的。

量子技术总体来说还不能够进行批量生产的最大原因就是在总体的消相干上还不能达到人们要求的稳定性和阀值。但是就咱们国家目前已经在通信领域的应用来看，它的作用已经开始发挥出来。只是面对巨量运算，未来保证它的准确和速度，在芯片上的要求就会更加严格一些。

目前咱们国家的本源量子掌握的技术和已经面向全球推出了量子云服务的业务，而根据有关消息，国产的第一台量子计算机可能就会在2021年年底推出。届时，我们将能够看见这个神奇的、全新的芯片给我们带来的巨大惊喜。

作为一种先进技术，量子研究领域在全球都不乏有优秀的人才。但是中国的相关技术放眼世界都是很多国家难以超越的。和中国一样在这方面有巨大成就的国家之一就是日本。所以未来的芯片一定不会是现在的芯片，他们可能在本质上都会有所不同。但是具体要多久才能实现理想之中的情况真的谁也说不好。

目前来说打破西方芯片技术的限制还为时过早。

日前，华为公布了一项可以提高芯片良品率的量子芯片技术，引起了科技圈的轰动。随着华为在量子领域的不断投入，是否有望打破西方芯片技术垄断的局面呢？就目前来看还为时过早。

华为不断在量子领域探索，想要找到芯片发展的新方向。但是量子芯片的发展还比较缓慢，还没有大量的普及，目前距离商用还需要一段不少路要走。或许将来能通过量子芯片打破光刻机的依赖，但是现在一切还未知。

探索新路

目前市场上面几乎所有的芯片都需要通过光刻机来完成制造，而高端的芯片制造需要EUV光刻机。西方对于光刻机的进出口严格把控，导致我国在芯片领域一直举步维艰。在这种情况下，发展量子芯片不失为一条新路。

量子芯片产业化

量子芯片是不依赖光刻机的，在整个制造过程当中对于光刻机没有任何的依赖，所以光刻机的任何方面都无法影响量子芯片。当然这些都是在理论情况下，量子芯片必须实现商用才行，不然芯片的制造就很难离开光刻机。

量子芯片需要形成产业化才能彻底摆脱光刻机。没有形成一个完整的产业链的话，商用就是一个笑话。量子芯片还属于实验室阶段，距离商用还有一段不小的路程。从实验室到商用这将是一个全新的问题，需要我们去克服。因为实验室的东西再好，有时候也可能很难商用。

华为这次技术的突破只能算是万里长征第一步，未来还会遇到各种各样的困难。只有克服了所有的困难，才有可能最终取得成功。国产芯片的发展还有一段不小的路，打破西方芯片技术还需要大家一起齐心协力去完成。

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