小型可編程配置量子計算機問世 減少運算步驟
2016-08-04 23:37:44 n本周出版的英國《自然》雜志在封面位置報告了一項量子計算機重大進展：一種小型可編程重新配置的量子計算機問世，這個也可稱為量子計算機結構的裝置有望被放大為規(guī)模更大的計算機。而長期以來，量子計算的這一特性一直難以實現(xiàn)。理論上，量子計算機能比傳統(tǒng)計算機更快地解決某些問題，但迄今為止，絕大多數(shù)量子計算機只能執(zhí)行有限的任務，且很難重新配置——事實上，這些量子計算機被設計時目標就是用來運行特定單一的量子算法的，因而盡管完成一系列任意運算的能力非常重要，此前也幾乎沒有量子計算機可以做到這一點。
此次，美國馬里蘭大學沙塔木·德布納特及其同事，制造了一臺由五比特的量子信息（量子比特）組成的新型量子計算機，它能執(zhí)行一系列不同的量子算法，其中一些算法可利用量子效應，一步完成一項數(shù)學計算，而傳統(tǒng)計算機需要數(shù)次運算才能完成這一計算。
這些量子比特被儲存在五個離子阱中，可通過激光操作（以激光轟擊的辦法也可控制每個離子的電子態(tài)），它們能在不改變硬件的條件下重新配置。根據(jù)論文作者的報告，這一系統(tǒng)可以約98％的準確率執(zhí)行基本運算，在已完成的測試中，它展示出由離子阱量子結構所提供的計算靈活性。同時，研究人員提出，該系統(tǒng)中可加入更多的量子比特，也可通過連接多個模塊來增加運算能力，即其模塊可以被擴展從而組成強大的量子計算機。
在一同發(fā)表的新聞評論文章中，澳大利亞悉尼大學斯蒂芬·巴特利特也表示，問世的這一新裝置有望被放大為規(guī)模更大的量子計算機。不過，具體如何實現(xiàn)這一點目前在論文中尚未得到顯示，因而下一步，德布納特團隊需要做的是向人們展示如何連接這些模塊，并說明這種擴展又增加了怎樣的計算效果。
世界首臺可編程通用量子計算機早在2009年就已問世，當時只能處理2量子比特數(shù)據(jù)，卻讓科學界和產(chǎn)業(yè)界都歡欣鼓舞，認為可編程量子計算機距離實際應用已為期不遠。然而，事情的發(fā)展并不順利，甚至今天我們?nèi)詫⑻幚?比特量子信息作為“重大突破”。量子計算機三十幾年來的研究進展就是這樣起起伏伏，既有令人興奮的突破，也有長期的裹足不前，且一路伴隨著質(zhì)疑。目前，關于本成果的很多問題還有待解答，仍需要耐心的等待和求索。
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