理论上,量子计算机能比传统计算机更快地解决某些问题,但迄今为止,绝大多数量子计算机只能执行有限的任务,且很难重新配置——事实上,这些量子计算机被设计时目标就是用来运行特定单一的量子算法的,因而尽管完成一系列任意运算的能力非常重要,此前也几乎没有量子计算机可以做到这一点。
此次,美国马里兰大学沙塔木·德布纳特及其同事,制造了一台由五比特的量子信息(量子比特)组成的新型量子计算机,它能执行一系列不同的量子算法,其中一些算法可利用量子效应,一步完成一项数学计算,而传统计算机需要数次运算才能完成这一计算。
这些量子比特被储存在五个离子阱中,可通过激光操作(以激光轰击的办法也可控制每个离子的电子态),它们能在不改变硬件的条件下重新配置。根据论文作者的报告,这一系统可以约98%的准确率执行基本运算,在已完成的测试中,它展示出由离子阱量子结构所提供的计算灵活性。同时,研究人员提出,该系统中可加入更多的量子比特,也可通过连接多个模块来增加运算能力,即其模块可以被扩展从而组成强大的量子计算机。
在一同发表的新闻评论文章中,澳大利亚悉尼大学斯蒂芬·巴特利特也表示,问世的这一新装置有望被放大为规模更大的量子计算机。不过,具体如何实现这一点目前在论文中尚未得到显示,因而下一步,德布纳特团队需要做的是向人们展示如何连接这些模块,并说明这种扩展又增加了怎样的计算效果。
总编辑圈点
世界首台可编程通用量子计算机早在2009年就已问世,当时只能处理2量子比特数据,却让科学界和产业界都欢欣鼓舞,认为可编程量子计算机距离实际应用已为期不远。然而,事情的发展并不顺利,甚至今天我们仍将处理5比特量子信息作为“重大突破”。量子计算机三十几年来的研究进展就是这样起起伏伏,既有令人兴奋的突破,也有长期的裹足不前,且一路伴随着质疑。目前,关于本成果的很多问题还有待解答,仍需要耐心的等待和求索。
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