超导量子电路
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2025年度十大科技突破:DeepSeek带来“Aha Moment”,脑机芯片滑入大脑皮层
新浪财经· 2025-12-26 14:24
人工智能与计算 - 深度求索公司于2025年1月20日发布DeepSeek-R1模型,该模型基于强化学习驱动训练推理能力,并以免费开源形式发布 [1][24] - DeepSeek-R1在Math-500等基准测试中以极低算力成本实现了媲美OpenAI o1的推理能力,Nature杂志将其创始人梁文锋列为2025年度十大人物 [3][24] - 2025年10月,诺贝尔物理学奖表彰了超导量子电路技术,该技术利用含约瑟夫森结的电路首次观测到宏观量子隧穿,催生了超导量子比特,成为谷歌、IBM等公司构建量子计算的物理学原点 [5][26] 量子计算 - Quantinuum公司于2025年11月5日发布第三代通用量子计算机Helios,包含98个物理量子比特,单量子比特门操作保真度达99.9975%,双量子比特门操作平均保真度达99.921% [9][30] - Helios能提供48个经过纠错的逻辑量子比特,实现了接近2:1的物理-逻辑比特转换率,远高于行业平均的几十甚至上百比一,被评价为“独特且令人印象深刻” [6][27] - Helios配合其研发的Guppy编程语言,标志着量子计算开始真正具备解决商业问题的能力 [6][27] 脑机接口 - 哥伦比亚大学联合斯坦福等团队于2025年12月8日发布BISC芯片,成果发表于Nature Electronics [8][29] - 该芯片将65536个电极、电源及射频模块集成于一枚厚度仅50µm、体积3mm³的柔性CMOS芯片上,能如贴纸般滑入大脑皮层表面 [8][29] - 芯片通过体外中继站建立UWB链路,实现高达100Mbps的数据吞吐量,为全植入式癫痫监测、高自由度神经假肢及双向脑机交互提供核心数据通道 [8][29] 通信与材料 - 微软支持的Lumenisity研究团队于2025年9月1日宣布发现新型空芯光纤,成果发表于Nature Photonics [11][32] - 该空芯光纤在1550nm波长下的实测损耗仅为0.091dB/km,在长达66THz的频宽窗口内损耗均保持在0.2dB/km以下 [11][32] - 中国科学院物理研究所团队于2025年3月开发“原子制造的范德华挤压法”,将金属材料厚度推向埃米级极限,约为头发丝直径的二十万分之一,为新兴量子器件、电子器件和光子器件提供应用前景 [13][34] 基础科学验证 - 费米国家加速器实验室于2025年6月公布μ子g-2实验最终结果,测量精度提升至前所未有的127ppb(一千万分之一点二七) [15][36] - 最新测量结果与修正后的理论预测完全吻合,标准模型又挺过了一项挑战 [15][36] 能源与工业 - 瑞典钢铁巨头SSAB于2025年9月23日宣布其SSAB Zero™钢材成为首个达到国际能源署近零排放阈值并满足“先行者联盟”采购标准的产品 [17][38] - GE Vernova公司当日宣布将其即刻引入陆上风电塔筒供应链,标志着“绿氢+绿电”冶炼模式已正式跨越概念验证鸿沟 [17][38] - 中国全超导托卡马克核聚变实验装置于2025年1月20日首次实现1亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,创造了新的世界纪录 [19][40] 太空与生命起源 - NASA OSIRIS-REx任务带回的贝努小行星样本中检测到了构建生命所需的14种氨基酸、核碱基及含钠磷酸盐 [21][42] - 日本东北大学于2025年12月发布的研究在贝努样本中鉴定出多种生物必需的糖类,包括核糖和葡萄糖 [21][42] - 这些发现表明包含生命所需全部三大组分的物质,可能已经被散播到了前生命时期的地球及其他内太阳系行星上 [21][42]
今年的诺贝尔物理学奖,为超导量子计算机铺平道路
虎嗅· 2025-10-07 20:22
诺贝尔物理学奖获奖成果 - 2025年诺贝尔物理学奖授予约翰・克拉克、米歇尔・H・德沃雷和约翰・M・马丁尼斯,以表彰他们"在电路中发现宏观量子力学隧穿效应与能量量子化现象" [1] - 获奖实验证明量子力学特性可在宏观尺度体现,解决了"系统能展示量子力学效应的最大尺寸"这一核心问题 [1] - 实验构建了约一厘米大小的芯片,其中包含数十亿个库珀对,将量子效应从微观原子尺度拓展到宏观尺度 [37] 实验核心发现 - 实验展示了宏观量子隧穿现象:一个由两个超导体通过绝缘薄层隔开的电路,其波函数被限制在零电压状态,但能通过量子隧穿逃逸并产生电压 [21][24][35] - 实验证明该系统是量子化的,只能以特定量值吸收或释放能量 [15][38] - 通过注入不同波长微波,系统吸收能量后跃迁到更高能级,较高能级的隧穿发生率更高,与量子力学预测完全一致 [39][41] 技术路径与行业影响 - 获奖研究是超导量子计算技术的奠基和里程碑之作,为超导量子计算机的飞速发展铺平道路 [2][43] - 超导量子电路技术是目前工程化程度最高、最具前景的量子计算技术路线之一,利用量子化状态电路作为量子比特 [2][43] - 该宏观量子系统被视为人造量子态的基础构件,可用于模拟其他量子系统,助力理解量子世界 [42] 学术价值与历史地位 - 实验首次从本身具有宏观特性的量子态中直接产生可测量的宏观电压效应,不同于以往由大量微观单元组合引发的宏观量子现象 [42] - 该宏观量子系统被类比为"薛定谔的猫"思想实验,表明涉及大量粒子的宏观系统其集体行为完全符合量子力学预测 [42] - 专家评论认为此次获奖实至名归,与2012年授予量子计算硬件的诺贝尔奖类似,标志着量子计算硬件领域的重大进展 [3]