突破 量子計算機首次實現簡化邏輯門

2021-09-20 12:19:42 字數 1156 閱讀 9744

完全意義上的量子計算機也許比預期中的來得更早。據外媒報道,澳大利亞格里菲斯大學和昆士蘭大學的科學研究者周一表示,他們已經發現了歷史上首個可以簡化創造量子「fredkin邏輯控制門」的方法。目前,他們的研究成果已經發表在科學雜誌《science advances》上。 

格里菲斯大學中心量子動力學教授raj patel解釋稱, 量子計算機的工作原理和普通的計算機一樣,包括程式設計中的邏輯門傳動鏈。然而,量子計算機還包含量子邏輯門,用於反覆利用量子現象。patel教授打了個比方說,這就像用很多小磚塊來建造一面巨大的牆,大規模的量子電路則需要用到很多的邏輯門,如果用較大的磚塊來建造,那麼同樣大的牆需要的磚塊數量就會少很多。通過簡化複雜的量子操作,那麼開發乙個量子電路所需要的邏輯門就越少,因此,科學家就能更容易地創造乙個量子計算機。

據介紹,patel和他的團隊在實驗中使用了一種被稱為「fredkin控制門」的特殊型別量子邏輯門。該邏輯門工作原理是,兩個量子點(quibits)可以基於第三個量子點的值而進行互換。帕特爾的實驗演示了如何利用光子和非小型邏輯門以一種更加直接的方式打造大規模量子電路。

「fredkin邏輯控制門也可以被用來直接比較兩組量子點,以判定它們是否相同。」來自昆士蘭大學的聯合研究人員蒂莫西·拉爾夫(timothy ralph)表示,「這使得這項發現不僅僅在計算領域有用,在一些以比較兩組字元是否相同的量子通訊協議上也能提供安全的基礎保障。」

量子計算機的效能通常被認為可以比現今傳統計算機快上幾個數量級。自2023年代有了相關概念以來,計算機專家和物理學家們就將量子計算機設為了其終極目標。然而,由於量子點具有天然的不穩定性,迄今人類在該領域仍未能有較大突破。

本月初,《科學》雜誌最新發表的一篇**顯示,量子計算機有史以來第一次以可擴充套件的方式,實現了shor演算法。

據外媒engadget報道,mit和 innsbruck大學的計算機科學家組裝了一台5量子位元的量子計算機,它將能夠用shor演算法完成對數字15的質因數分解。他們研發了一台量子計算機原型,然後使用一系列離子,借助雷射脈衝來在4個量子位元上執行shor演算法,令其分解數字,第5個量子位元則用於儲存和輸出結果。目前的結果是,這台計算機不僅能夠比現有量子系統更高效地計算出方案,而且區間縮放相對容易。

這對於建立量子計算機和研究新的量子計算機演算法,是乙個非常大的動力。

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