同一天2篇Nature！清华两团队最新科研突破！
同一天2篇Nature！清华两团队最新科研突破！
2024年5月30日，清华大学两个研究团队在《自然》（Nature）杂志发表重要科研成果。类脑计算研究中心施路平教授团队研发出世界首款类脑互补视觉芯片“天眸芯”，交叉信息研究院段路明教授团队则首次实现了基于数百离子量子比特的量子模拟计算。
2024年5月30日 Nature 杂志封面
Nature 网站论文截图
类脑视觉感知芯片“天眸芯”：突破“功耗墙”和“带宽墙”
清华大学精密仪器系类脑计算研究中心施路平教授团队提出了一种基于视觉原语的互补双通路类脑视觉感知新范式。该团队研制出世界首款类脑互补视觉芯片“天眸芯”，并在Nature杂志上发表封面文章《面向开放世界感知具有互补通路的视觉芯片》。
类脑互补视觉感知芯片“天眸芯”
在复杂多变且不可预测的环境中，实现高效、精确且鲁棒的视觉感知是一个艰巨的挑战。传统视觉感知芯片由于受到“功耗墙”“带宽墙”的限制，在应对极端场景时往往面临失真、失效或高延迟的问题。
施路平教授团队聚焦类脑视觉感知芯片技术，提出了一种基于视觉原语的互补双通路类脑视觉感知新范式。团队研制出的“天眸芯”在极低的带宽（降低90%）和功耗代价下，实现了每秒10000帧的高速、10bit的高精度、130dB的高动态范围的视觉信息采集。
类脑计算研究中心施路平教授（右一）和赵蓉教授（左二）指导学生实验
基于该芯片，团队还自主研发了高性能软件和算法，并在开放环境车载平台上进行了性能验证。在多种极端场景下，该系统实现了低延迟、高性能的实时感知推理，在智能无人系统领域展现了巨大应用潜力。
实现最大规模具有单比特分辨率的多离子量子模拟计算
交叉信息研究院段路明教授团队在量子计算领域取得重要突破。该团队首次实现了基于数百离子量子比特的量子模拟计算，相关研究论文《具有单比特分辨率的数百囚禁离子二维量子模拟器》在Nature杂志在线发表。
交叉信息研究院段路明研究组合影
离子阱系统被认为是实现大规模量子模拟和量子计算最有希望的物理系统之一。段路明教授团队利用低温一体化离子阱技术和二维离子阵列方案，首次实现了512离子二维阵列的稳定囚禁和边带冷却，并首次对300离子实现可单比特分辨的量子态测量。
实验获得512离子二维阵列图像与典型300离子单点分辨测量结果
研究人员进而利用300个离子量子比特实现可调耦合的长程横场伊辛模型的量子模拟计算。该模型有助于理解量子信息、凝聚态物理等领域的基本问题，也可用于求解优化问题等现实应用。
典型300离子长程横场伊辛模型量子模拟计算结果
该工作实现了国际上最大规模具有单比特分辨率的多离子量子模拟计算，将该研究组保持的离子量子比特数国际记录（61离子）往前推进了一大步。研究人员还对该模型的动力学演化进行量子模拟计算，300个离子量子比特同时工作时所能执行的计算复杂度达到2的300次方，超越经典计算机的直接模拟能力。
段路明院士（右一）指导学生实验
该实验系统为进一步研究多体非平衡态量子动力学这一重要难题提供了强大的工具。
这两项突破性成果展现了中国在类脑计算和量子计算领域的实力，为相关领域的进一步研究和发展奠定了坚实的基础。