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新量子计算机解锁更多计算能力

作者: 2022-08-02 09:41 来源:科技日报 张梦然
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  奥地利因斯布鲁克大学实验物理系托马斯·蒙兹团队成功开发了一种量子计算机,可使用所谓的“量子数字”执行任意计算,从而以更少的量子粒子释放更多的计算能力。该项研究成果发表在最新一期《自然·物理学》杂志上。

  计算机使用0和1,也就是二进制信息进行运算。在此基础上,今天的量子计算机在设计时也考虑到了二进制信息处理。“然而,量子计算机的构建模块不仅仅是0和1”,因斯布鲁克大学实验物理学家马丁·林保尔解释道,“将它们限制为二进制系统会阻碍这些设备发挥其真正潜力。”

  尽管以0和1存储信息并不是最有效的计算方式,但却是最简单的方式。简单通常还意味着可靠且稳。源砦缶哂械挚剐,因此二进制信息已成为经典计算机无可挑战的标准。

  在量子世界中,情况就大不相同了。例如,在因斯布鲁克量子计算机中,信息存储在单个捕获的钙原子中。这些原子中的每一个天然有8种不同的状态,通常只有其中两种用于存储信息。但事实上,几乎所有现有的量子计算机都可访问更多的量子状态。

  因斯布鲁克大学物理学家开发的量子计算机,可使用钙原子中多达7种状态来充分利用这些原子的潜力。与经典案例相反,使用更多状态并不会降低计算机的可靠性。研究人员表示,量子系统自然不只有两种状态,新研究证明了多状态同样可以很好地被控制。

  另一方面,许多需要量子计算机的任务,例如物理、化学或材料科学中的问题,也很自然地用量子数字语言表达。为量子位重写语言,对于今天的量子计算机来说过于复杂。林保尔解释说:“不仅对于量子计算机,而且对于它的应用来说,超越0和1是非常自然的,这使我们能够释放量子系统的真正潜力。”

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