(文章來源:AI資訊)
一個國際研究人員團隊發(fā)現(xiàn)了一種加速量子計算的新方法,可以為計算機處理能力的巨大飛躍鋪平道路。
諾丁漢大學(xué)和斯德哥爾摩大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)使用一種新的實驗方法加快了被困離子量子計算的速度。他們的結(jié)果剛剛發(fā)表在《自然》上。
在傳統(tǒng)的數(shù)字計算機中,邏輯門由作為基于硅的電子設(shè)備的操作位組成。信息以位的兩個經(jīng)典狀態(tài)(“ 0”和“ 1”)編碼。這意味著經(jīng)典計算機的容量會隨著位數(shù)的增加而線性增加。為了應(yīng)對新興的科學(xué)和工業(yè)問題,人們建造了大型計算設(shè)備或超級計算機。
使用量子門操作量子計算機,即對由微觀量子粒子(例如原子和分子)制成的量子位(qubit)的基本電路操作。量子計算機中一種根本上新的機制是利用量子糾纏,量子糾纏可以將兩個或一組量子位綁定在一起,從而經(jīng)典物理學(xué)不再描述它們的狀態(tài)。量子計算機的容量隨量子位的數(shù)量呈指數(shù)增長。量子糾纏的有效使用極大地增強了量子計算機的能力,使其能夠處理包括密碼學(xué),材料和醫(yī)學(xué)在內(nèi)的領(lǐng)域中的難題。
在可用于制造量子計算機的不同物理系統(tǒng)中,俘獲離子引領(lǐng)了該領(lǐng)域多年。大規(guī)模捕獲離子量子計算機的主要障礙是隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴大,計算操作的速度降低。這項新的研究可能已經(jīng)找到了解決這個問題的方法。
實驗工作是由馬庫斯·亨里希(Markus Hennrich)在SU小組使用巨型里德堡離子進行的,比正常原子或離子大100倍。這些巨大的離子具有高度的交互性,并在不到一微秒的時間內(nèi)交換量子信息。它們之間的相互作用產(chǎn)生了量子糾纏。斯德哥爾摩大學(xué)的Chi Zhang及其同事使用糾纏相互作用進行了量子計算操作(糾纏門),其速度比捕獲離子系統(tǒng)中的典型速度快約100倍。
張馳解釋說:“通常,在更大的系統(tǒng)中,量子門會變慢。通常我們的量子門和里德伯格離子門都不是這種情況!我們的門可能會使量子計算機放大到真正有用的尺寸!”
支持實驗和研究誤差源的理論計算已經(jīng)由Weibin Li(英國諾丁漢大學(xué))和Igor Lesanovsky(英國諾丁漢大學(xué)以及德國圖賓根大學(xué))進行。他們的理論工作證實,一旦離子晶體變大,確實不會出現(xiàn)減速的趨勢,這凸顯了可擴展量子計算機的前景。
諾丁漢大學(xué)物理與天文學(xué)學(xué)院助理教授李衛(wèi)斌補充說:“我們的理論分析表明,被困的里德伯格離子量子計算機不僅速度快,而且具有可擴展性,使得大規(guī)模量子計算成為可能,而無需擔心環(huán)境聯(lián)合的理論和實驗工作表明,基于俘獲的里德堡離子的量子計算為實現(xiàn)快速量子門開辟了一條新途徑,同時可能克服其他系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的許多障礙?!?/p>
目前,該團隊正在努力糾纏大量離子,并實現(xiàn)更快的量子計算操作。
(責任編輯:fqj)
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