突破:量子计算机首次实现简化逻辑门

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突破:量子计算机首次实现简化逻辑门

完全意义上的量子计算机也许比预期中的来得更早。据外媒报道,澳大利亚格里菲斯大学和昆士兰大学的科学研究者周一表示,他们已经发现了历史上首个可以简化创造量子“Fredkin逻辑控制门”的方法。目前,他们的研究成果已经发表在科学杂志《Science Advances》上。 

格里菲斯大学中心量子动力学教授Raj Patel解释称, 量子计算机的工作原理和普通的计算机一样,包括编程中的逻辑门传动链。然而,量子计算机还包含量子逻辑门,用于反复利用量子现象。Patel教授打了个比方说,这就像用很多小砖块来建造一面巨大的墙,大规模的量子电路则需要用到很多的逻辑门,如果用较大的砖块来建造,那么同样大的墙需要的砖块数量就会少很多。通过简化复杂的量子操作,那么开发一个量子电路所需要的逻辑门就越少,因此,科学家就能更容易地创造一个量子计算机。

据介绍,Patel和他的团队在实验中使用了一种被称为“Fredkin控制门”的特殊类型量子逻辑门。该逻辑门工作原理是,两个量子点(Quibits)可以基于第三个量子点的值而进行互换。帕特尔的实验演示了如何利用光子和非小型逻辑门以一种更加直接的方式打造大规模量子电路。

“Fredkin逻辑控制门也可以被用来直接比较两组量子点,以判定它们是否相同。”来自昆士兰大学的联合研究人员蒂莫西·拉尔夫(Timothy Ralph)表示,“这使得这项发现不仅仅在计算领域有用,在一些以比较两组字符是否相同的量子通信协议上也能提供安全的基础保障。”

量子计算机的性能通常被认为可以比现今传统计算机快上几个数量级。自1980年代有了相关概念以来,计算机专家和物理学家们就将量子计算机设为了其终极目标。然而,由于量子点具有天然的不稳定性,迄今人类在该领域仍未能有较大突破。

本月初,《科学》杂志最新发表的一篇论文显示,量子计算机有史以来第一次以可扩展的方式,实现了Shor算法。

据外媒Engadget报道,MIT和 Innsbruck大学的计算机科学家组装了一台5量子比特的量子计算机,它将能够用Shor算法完成对数字15的质因数分解。他们研发了一台量子计算机原型,然后使用一系列离子,借助激光脉冲来在4个量子比特上执行Shor算法,令其分解数字,第5个量子比特则用于储存和输出结果。目前的结果是,这台计算机不仅能够比现有量子系统更高效地计算出方案,而且区间缩放相对容易。

这对于建立量子计算机和研究新的量子计算机算法,是一个非常大的动力。


原文发布时间为:2016-03-29
本文作者:温晓桦
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