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为时不远反义词(量子计算机)

admin 11-29 09:37 176次浏览

编者按:物理学家揭开了可编程5量子位处理模块的神秘面纱。这些模块可以连接在一起,形成一个强大的量子计算机。

1981年,诺贝尔物理学奖获得者理查德费曼在麻省理工学院的一次会议上提出了“量子计算机”的概念,认为这种计算机的计算速度可以远远超过传统计算机。30多年来,量子计算机的研究经历了大起大落,有令人兴奋的发现,也有各种质疑。

我们可以肯定,建造一台强大的量子计算机是21世纪物理学最困难的挑战之一。然而,尽管目前困难重重,物理学家仍在一步步前进。

目前,他们已经逐渐找到了一种以必要的精度控制量子粒子的方法,这样他们就可以用几个量子比特在小规模上运行量子算法。规模本身就是一个巨大的挑战,因为物理学家需要在非常小的规模上结合各种技术来处理大量的量子比特,完成强大的量子计算。

现在,马里兰大学帕克分校的Shantanu Debnath和他的同事提出了一个5量子比特的量子计算机模块,它可以被编程并运行任何量子算法。

在他们看来,最重要的是这个模块可以与其他模块连接,执行包含大量量子比特的量子计算。富大豆和同事说:“这种小型量子计算机可以在单个模块中扩展成大量的量子比特,并通过连接多个模块进一步扩展。”

敏感的甜豆

物理学家已经在量子计算机上运行量子算法将近20年了。最早的2量子位计算机和3量子位计算机出现在20世纪90年代末。然而,从那以后,量子计算机的发展几乎停滞不前,主要是因为很难将大量的量子粒子连接在一起,同时保持它们的量子状态。

这里我们不得不提到一家极具争议的公司。2010年,加拿大D-Wave公司宣布开发一种能够处理1000多个量子比特的量子计算机,这也是世界上第一台商用量子计算机。2013年,由谷歌和美国宇航局组成的财团购买了一台由D-Wave制造的设备。然而,到目前为止,大多数物理学家都怀疑D-Wave是否已经成功开发出了商用量子计算机,他们也不确定这种计算机是否真的利用量子效应进行计算。

D波公司的量子计算机

新装置基于量子计算机在过去20年的重要工作,包含五个镱离子,它们在电磁场中排列并被捕获。它们通过激光轰击控制每个离子的电子状态,这使得每个离子能够存储一位量子信息。

因为这些离子带电荷,它们会强烈地相互作用。这使得科学家能够精确控制离子振动的频率。这些振动使离子纠缠在一起。通过这种方式,它们的量子位可以相互作用。通过控制这些相互作用,物理学家可以完成量子逻辑运算,而量子算法就是一系列逻辑运算的叠加。

执行一系列任意操作的能力非常重要,以前几乎没有量子计算机能做到这一点。事实上,大多数量子计算机都是为运行特定的单量子算法而设计的。这正是富大豆和同事们着手改变的。他们建造了一个自给自足的模块。这个模块可以用激光处理每个离子,并读出量子位之间相互作用的结果。

该团队通过执行几种不同的量子算法,使这种设备经受了测试。“例如,我们已经实现了Deutsch-Jozsa算法、Bernstein-Vazirani算法和量子傅里叶变换算法”,他们说,“这里介绍的这些算法证明了离子阱的量子结构所提供的计算灵活性。”

这些成就令人印象深刻,但该团队表示,这款设备可以做得更好。他们特别指出,因为他们的模块是可扩展的,几个5量子位模块可以连接起来,形成一个更强大的量子计算机。

但是说起来容易做起来难。接下来,富大豆和同事需要做的是展示如何连接这些模块,并解释这种连接如何增加可能的计算效果。如果他们实现了这个目标,这将是量子计算发展的一大步。大规模可编程量子计算可能在不久的将来成为现实。

汇编:巨强

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