现在可能还无法准确预测。量子计算时代 但在科学家看来，没有什么原则性的困难可以阻止这一革命性产品的诞生。 nbsp 电脑已经成为我们日常生活中必不可少的工具。如果你问 你的电脑CPU用什么芯片？是英特尔还是AMD？ 其实不管是Intel还是AMD，本质上都是一样的，都属于半导体芯片，基本单元都是半导体晶体管。未来，电脑芯片可能会多一个选择:量子芯片。 nbsp 半导体芯片是在半导体片上刻蚀、布线、制作的能实现一定功能的半导体器件。主要包括砷化镓、硅、硅锗等半导体材料。随着对更小电子产品的需求，晶体管的集成度越来越高，单个晶体管的尺寸越来越小。根据科学家的计算，到2020年左右，每个晶体管将小到只有一个电子，也就是单电子晶体管。但是，一旦晶体管体积出现递减的过程 量子隧道效应 ，电子可以直接从晶体管 穿 过去经典的逻辑运算将不复存在。 nbsp 据了解，目前全球各大计算机芯片厂商仍在努力避免量子隧穿。从长远来看，利用它比回避它好，开发利用它 量子运算 半导体量子芯片。 nbsp 量子计算机会崛起。 nbsp 近年来，科学家利用量子效应在单电子晶体管上研究量子计算和量子信息技术，期望开发出实用的量子计算机。量子计算机是一种遵循量子力学规律，进行高速数学和逻辑运算，存储和处理量子信息的物理器件。当一个设备处理和计算量子信息，运行量子算法时，它就是量子计算机。 nbsp 现在可能无法准确预测。量子计算时代 但在科学家看来，没有什么原则性的困难可以阻止这一革命性产品的诞生。科学家研究的半导体量子芯片是一种量子处理器，可以进行逻辑运算，处理量子信息。它是开发量子计算机的核心器件，类似于经典计算机的全控半导体中央处理器(CPU)。 nbsp 对于现代计算机来说，通过控制晶体管电压的电平，就可以确定一个数据是否 1 或者 0 ，采用 1 或者 0 的二进制数据模式，通常称为经典位。量子计算机使用量子比特，每个数据位用一个微观量子态来表示。根据量子力学原理，量子位可以同时 1 还有 0 两个态的叠加，量子计算的输入和输出都是概率性的，这是量子力学的奇特性质之一。由于这种叠加态，量子计算机可以同时计算多条路径，经过多次运算才能得到准确的结果。 nbsp 这个特性使得量子计算机拥有超强的计算能力。量子计算机被用来执行一些复杂的计算任务，如密码破译、气候模拟和生物医学模拟等。量子计算机的运算速度比传统计算机快数万倍。 nbsp 量子芯片的实现 nbsp 量子比特的编码有很多种。基于全控半导体量子点系统和超导系统的固态量子比特是最有力的候选，与现代半导体集成电路工艺兼容，可扩展，集成度好。 nbsp 量子芯片的制备过程如下:首先用分子束外延生长含有二维电子的衬底材料；然后，通过高分辨率电子束蚀刻和光学蚀刻制备量子点结构的图案。最后通过电子束蒸发金属镀膜和金属剥离技术得到半导体量子点芯片器件。 nbsp 量子芯片具有许多重要的优点，如易于完全控制、集成和与传统半导体工艺兼容。这为进一步开发实用的半导体量子计算机打下了坚实的基础。另一方面，更快的量子逻辑门操作是多量子位集成和实用量子芯片操作的首要条件。只有更快，量子计算才能从小规模的实验室演示推向真正的实际应用。 nbsp 目前，中国科大半导体量子芯片研究团队已经利用标准半导体集成电路的微纳加工技术制备出一种 半导体量子点芯片 ，单个电子在左右量子点中的位置决定了量子位 1 还有 0 ，利用超快电脉冲操纵技术，在 一个电子 在10皮秒的数量级上(皮秒是时间单位，即10的负12次方秒)，表示的信息元素 0 还有 1 量子逻辑门运算将原世界纪录提高了近100倍，实现了世界上最快的单电子电荷比特量子逻辑门。 nbsp 多量子比特的制备和操纵是实现通用量子逻辑门的基础。根据双量子点中的电子在左右量子点位置编码一个电荷量子位的方式，两个电荷量子位可以由两个双量子点组成。在单量子位的基础上，研究团队设计并制备了多种具有强相互作用的半导体四量子点芯片，并形成两个电荷量子位，使两个量子位之间的相互作用强度超过100微电子伏(能量，表示相互作用的大小)。利用皮秒脉冲序列精确控制技术，成功实现了对两个电荷量子位的控制非门逻辑操控(一个量子位的状态可以控制另一个量子位处于初始状态，或者翻转形成受控非门)，操控最短可在200皮秒内完成。与目前国际上最高水平的电子自旋双量子比特相比，双电荷量子比特的操纵速度提高了数百倍，实现了世界上最快的双电荷量子比特量子控制非门。 nbsp 最期待的 革命性的 nbsp 原则上， 单比特逻辑单元 还有 两个量子位控制非逻辑单元 各种组合可以实现任意量子逻辑门、单个量子位和两个量子位的电荷编码量子逻辑门的完成，标志着基于半导体量子芯片的基本量子逻辑单元已经成功实现。作为大规模量子计算的基础， 多量子位扩展和操纵 这是研究的重要课题之一。 nbsp 研究团队自主研发了新型超导微波谐振器，实现了超导谐振器与半导体量子位复合量子芯片的制备，完成了石墨烯量子位中的电子与超导谐振器中的光子的强相互作用。在国际上首次实现了两个距离为60微米(量子比特本身大小的200倍)的石墨烯量子比特之间的长程相互作用。 nbsp 不过，虽然研究团队已经实现了单量子逻辑比特、双量子逻辑比特、多量子比特长程相互作用等量子处理器发展的关键技术突破，但要真正实现半导体量子计算机 还有很长的路要走。和其他系统一样，基于半导体的量子计算面临着量子比特相干时间、操控保真度、容错性等问题。根据目前经典计算机的预测，摩尔定律将在10年后失效。为了进一步提高计算能力，我们需要使用多核来执行运算。随着近年来国际国内量子计算研究的快速发展，量子计算机将是最受期待的 革命性的 。