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兰州科技创新(硅谷)工作站信息专报(6月)
一、科技界动态

时间:2020-07-20作者:文档来源:信息科

硬刚谷歌IBM  霍尼韦尔宣布造出史上最强量子计算机

6月23日,美国跨领域工业巨头霍尼韦尔集团宣布,其量子计算研究团队已经制造出目前世界上性能最优的量子计算机,并已与微软的云量子计算服务 Azure Quantum 合作,将该设备向企业级用户开放使用,标价约为每小时1万美元。

霍尼韦尔量子计算机的量子体积(Quantum Volume)为 64,其功能是业界下一个替代产品的两倍。霍尼韦尔量子解决方案公司总裁 Tony Uttley 表示,他们的量子计算机如此强大的是拥有最高质量的量子位和最低的错误率。

在量子计算领域,霍尼韦尔 凭借其此前在低温物理及激光设备制造上的经验,于五年前组建了一支由一百多名工程师和研究员所组成的量子计算研发团队,并一直将主要研究方向放在 “量子计算机的实际构建” 上。

这台量子计算机的 “主机”,是一个不锈钢球体构建的超高真空室,大约有一个篮球那么大,有可以接收激光的入口,内部是真空的,其真空度比外太空还小五倍。用液氦对该腔室进行低温冷却,以使其中的芯片离子阱系统保持在-263℃(绝对零度以上 10 度,比冥王星表面温度低)附近。

离子阱系统的主体是一个硅芯片,其约有四分之一表面被金子所包裹。在腔室内,电场使单个原子悬浮在离子阱上方 0.1 毫米处。科学家用激光照射这些带正电荷的原子,来进行量子操作。

同时,有很多外部设备用来控制量子计算机。控制系统必须精确地操纵数百个独立的电信号,进而在量子信息算法中以复杂的舞蹈形式移动离子(量子比特)。由于所有操作都是通过激光完成的,因此在光学平台上排列了多个光学元件,每个光学元件都指定了正确的光的颜色。所有这些基础设施占用了大约两个大光学平台(大约 5 英尺宽和 20 英尺长),这占用了很大的空间,因为真正的计算能力是由盘旋在离子阱表面上的几个原子所产生的。

量子体积由 IBM 在 2017 年提出,是用于衡量量子计算设备的计算能力的一个综合指标。在此前,甚至是直到最近,很多媒体或公司在宣传时还都是会以 “一台设备有多少量子比特” 来衡量一台设备的实际计算能力,但这其实是一种极不严谨的做法,原因是量子比特会因噪声或自身特性而退相干,也就是脱离其能正常工作的状态,而一台设备所使用的量子比特总数越多,其整体的噪声也就越高,而当退相干的量子比特达到一定数量时,计算便会崩溃。

事实上,根据 IBM 所发布的信息,其所设计的量子体积参数其实是源于一个 “量子计算深度” 的概念,由于一些源于量子物理的根本问题,量子计算机在运算时所使用的量子门不可避免地会产生运算误差,而量子计算设备能在运算误差大到运算结果丧失意义前,所能进行的最大运算量,就是量子计算机的计算深度。

当然,一台设备的量子比特数与深度值之间,存在着一种 “类反比” 的关系。如之前所提到的噪声问题,一台设备所用的量子比特越多,其系统的复杂性也就越高,其计算也就越容易出错,但由于根据可用的量子比特数,可运行量子计算的算法也会不一样,仅仅单看一台设备的计算深度其实也并不靠谱,比如一台仅有两量子比特的设备的计算深度虽然大到不行,但其能实际进行的运算却少的可怜,可以说并不具有太大的实际意义。

这也正是 IBM 提出量子体积这一概念的初衷,即整合多个用于衡量量子计算设备的计算能力的指标,用一个综合指标全面地衡量一台量子计算设备的真实运算能力,结束业内衡量标准不统一的乱象。

长久以来,量子计算机一直被人们赋予着 “能解决那些我们当前无法解决的问题” 的期许,如交通和气候变化问题,而就目前看来,虽然仍有争议,但霍尼韦尔此次所推出的设备或确实能被称作是目前业内能力最强的 “通用型” 量子计算机。

早在今年 5 月,摩根大通的研发主管 Marco Pistoia 就曾表示,摩根大通期待与霍尼韦尔在信用风险评级和欺诈侦测算法上的合作,并称公司摩根大通十分看好此次与 霍尼韦尔合作并使用 霍尼韦尔所研发的量子计算设备的机会。

对未来的进展,霍尼韦尔也是雄心勃勃,预计其所研发的量子计算设备将在未来 5 年内,每年都能将量子体积提升 10 倍,并称公司正将量子计算从理论带入现实,逐渐将量子计算真正用于解决实际问题。

对此,IBM 表示,IBM 也将于今年年内推出一台量子体积为 64 的量子计算设备,并称 “IBM 很高兴业内承认 ‘量子体积’ 这一标准的群体正在逐渐扩大。” 而谷歌则还未对霍尼韦尔此次所取得的进展做出任何回应。 

苹果发明超薄触摸显示技术 iPhone12有望首发搭载

近年来,苹果推出的多款iPhone给用户带来的惊喜越来越少,尤其在外观设计上已数年沿用几乎一致的刘海全面屏设计。截至目前最新爆料的消息,今年的全新iPhone 12将依然如此,不过聊以欣慰的是,总算给果粉带来了一些改变。除了几乎确认的纯平中框外,现在有最新消息,近日有外媒透露,该机将有望采用全新的超薄触摸技术。

此前就有消息称,苹果的硬件设计团队正谋划回归到轻薄形态。而据外媒最新晒出的一项专利信息显示,苹果发明了全新的超薄触摸技术,它能减少显示屏的构造层级,移除多余电路,实现模组变薄、变轻的目的。同时专利信息还指出,更薄的显示结构可以适用于iPhone、iPad、Apple Watch、iPod Touch,也可以适用于MacBooks和iMac等。而外媒则推测,该技术有望最先运用于全新的iPhone 12系列旗舰上。如果该消息属实的话,那么该机的外观也算是又多了一项突破。

其他方面,根据此前曝光的消息,全新的iPhone12系列将提供iPhone 12、iPhone 12Max和iPhone 12 Pro、iPhone 12 Pro Max两个版本共四款机型(有消息称还将额外提供一款4G版),均将延续刘海全面屏设计,并采用类似iPhone 4的纯平中框,两款Pro版本将具有10位的颜色深度和120Hz刷新率。全系均搭载基于5纳米工艺制程打造的A14处理器,支持5G网络。此外,该系列新机还将延续前作的方形相机模组,其中,两款iPhone 12系列配备后置双摄,而两款iPhone 12 Pro系列则将配备后置三摄。

据悉,苹果有望在7月开始对iPhone 12进行大规模量产备货,不过由于疫情的影响,iPhone 12系列的四款机型大概率将采取分批上市的策略。

 

麻省理工和哈佛科学家联手利用剪纸原理研发新型防滑鞋

近日,美国麻省理工学院Giovanni Traverso团队受自然界中动物千奇百怪的行走方式的影响,包括使用爪子(猫科动物、鸟类)、鳞片(蛇类)等,利用玲珑精巧的剪纸艺术,开发出一种可以动态调节与地面的摩擦力、有效增加抓地力的新型仿生鞋底材料。该工作发表在自然杂志子刊《Nature Biomedical Engineering》上。

这是一种蛇皮状的鞋底装置,在前脚掌触地时“蛇皮”伸展开,“鳞片”冒出来刺向地面,就可以增加鞋底与接触面的摩擦力,而当人直立站平,“鳞片”就会缩回鞋底,恢复原来的光滑表面。这是一个从二维平面和三维立体动态转换的过程。实验室测试表明,这种带有“剪纸”效果的鞋底装置可以产生更大的摩擦力。

这种鞋底装置借鉴了剪纸的原理。剪纸是从二维平面结构到三维立体结构的形变科学,可以将纸张从二维形式转换为三维结构。科学家很早就想到利用这种艺术形式来创建新材料,如更加牢固的可缠绕在膝盖的绷带,或者帮助软机器人转向的传感器。

研究人员借鉴剪纸的原理在塑料或金属薄片上创建了错综复杂的“鳞片”图案,这些“鳞片”在穿着者站立时会隐藏,而在行走时会突出来。研究人员还测试了正方形、三角形和曲线等多种形式的“鳞片”图案,以及塑料和不锈钢等不同材质。他们测试了这些设计类型的“鳞片”刚度以及弹出角度。

在测量每种设计在不同表面(包括冰面、乙烯基地板、人造草皮、木地板)的摩擦力后发现,凹曲线图案的鞋底摩擦力最大。志愿者穿上该鞋子在冰面行走测试发现,其摩擦力增加了 20% 到 35%。相比于已上市的冰爪,该设备更轻巧便捷,易于装卸,且产生的摩擦力也大于冰爪。

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