解锁更多计算能力!物理学家研发新型量子计算机

电子放大镜 2022-07-25

量子计算机解锁科学

855 字丨阅读本文需 3 分钟

最近有很多量子突破,每一个都有望成为这项技术的关键。

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。

在西蒙斯基金会的资助下,科学家们制造了一个物质相,它的行为好像它存在于两个时间维度中,并报告说,存储在奇怪的新物质相中的信息比存储在新物质相中的信息更能防止错误。使用当前在量子计算机中使用的传统设置存储的信息。

现在,奥地利因斯布鲁克大学的一个团队设计了一种超越二进制信息(零和一)的量子计算机,并解锁了长期以来隐藏在当今几乎所有量子设备中的额外计算资源。

“然而,量子计算机的构建模块不仅仅是零和一,”来自奥地利因斯布鲁克的实验物理学家 Martin Ringbauer 解释说。“将它们限制为二进制系统会阻止这些设备发挥其真正的潜力。”

该团队开发了一种量子计算机,可以使用所谓的量子数字(qudits)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。

该声明将其描述如下:

“在因斯布鲁克量子计算机中,(...),信息存储在单个被捕获的钙原子中。这些原子中的每一个自然有八种不同的状态,其中通常只有两种用于存储信息。事实上,几乎所有现有的量子计算机可以获得比用于计算更多的量子态。”

通过设计可以充分利用这些原子的全部潜力的量子计算机,物理学家创造了一种卓越的计算机,它可以实现更多目标,同时与传统计算机一样可靠。“量子系统自然不止有两种状态,我们证明我们可以同样很好地控制它们,”新研究的团队负责人 Thomas Monz 说。

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。”

物理学家们对量子计算机的期望,就是通过微观物质的一些不可思议特性,实现远超现有计算机的计算速度。量子计算的法则在其中起着关键作用。

如果能让微观粒子的潜力,譬如说多状态,真正为量子计算机所用,那将是一个革命性的突破,因为其不仅仅体现为概念上的优越性,还能让所有量子计算的能力跃迁,变得信手拈来。

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