量子位可以用更少的量子粒子释放更多的计算能力

2022年9月15日08:41:06量子位可以用更少的量子粒子释放更多的计算能力已关闭评论


    正如我们很早就知道的那样,数字计算机的工作原理是零和一,也被称为二进制信息。这种方法一直很有效。事实上,它是如此成功,以至于现在计算机为从咖啡机到自动驾驶汽车的一切提供动力,很难想象没有它们的生活。
    量子位可以用更少的量子粒子释放更多的计算能力
    在这一令人难以置信的成功基础上,今天的量子计算机也是以二进制信息处理为基础开发的。来自奥地利因斯布鲁克的实验物理学家马丁-林鲍尔解释说:"然而,量子计算机的构件不仅仅是零和一,"。"将它们限制在二进制系统中,使这些设备无法发挥其真正的潜力"。
    一个科学家小组现在已经成功地开发出一种量子计算机,可以用所谓的量子位(qudits)进行任意计算,从而用较少的量子粒子释放出额外的计算能力。这个小组由因斯布鲁克大学实验物理系的托马斯-蒙茨领导。
    以零和一存储信息并不是最有效的计算方式,但却是最简单的方式。简单通常也意味着可靠和减少错误,这就是为什么二进制信息已经成为经典计算机的无可质疑的标准。
    量子位可以用更少的量子粒子释放更多的计算能力
    量子物理学家马丁-林鲍尔在他的实验室
    然而,在量子世界中,情况却截然不同。例如,在因斯布鲁克的量子计算机中,信息被储存在单独困住的钙原子中。这些原子中的每一个自然有八个不同的状态,其中只有两个通常用于存储信息。事实上,几乎所有现有的量子计算机都可以获得比它们实际用于计算的更多的量子状态。
    来自因斯布鲁克的物理学家们现在设计了一种量子计算机,通过使用量子比特进行计算,可以充分利用这些原子的全部潜力。与经典的情况相反,在这种情况下,使用更多的状态并不会使计算机的可靠性降低。"托马斯-蒙茨说:"量子系统自然有两个以上的状态,我们表明,我们可以同样好地控制它们。"
    另一方面,许多需要量子计算机的任务,如物理学、化学或材料科学中的问题,也可以用qudit语言自然表达。为量子比特重写它们往往会使它们对今天的量子计算机来说过于复杂。"马丁-林鲍尔解释说:"与零和一以外的东西一起工作是非常自然的,不仅对于量子计算机,而且对于它的应用,使我们能够释放出量子系统的真正潜力。"