天天簡訊:量子位可以用更少的量子粒子釋放更多的計算能力

(資料圖)

在這一令人難以置信的成功基礎上，今天的量子計算機也是以二進制信息處理為基礎開發(fā)的。來自奧地利因斯布魯克的實驗物理學家馬丁-林鮑爾解釋說："然而，量子計算機的構件不僅僅是零和一，"。"將它們限制在二進制系統(tǒng)中，使這些設備無法發(fā)揮其真正的潛力"。

一個科學家小組現(xiàn)在已經(jīng)成功地開發(fā)出一種量子計算機，可以用所謂的量子位（qudits）進行任意計算，從而用較少的量子粒子釋放出額外的計算能力。這個小組由因斯布魯克大學實驗物理系的托馬斯-蒙茨領導。

以零和一存儲信息并不是最有效的計算方式，但卻是最簡單的方式。簡單通常也意味著可靠和減少錯誤，這就是為什么二進制信息已經(jīng)成為經(jīng)典計算機的無可質(zhì)疑的標準。

量子物理學家馬丁-林鮑爾在他的實驗室

然而，在量子世界中，情況卻截然不同。例如，在因斯布魯克的量子計算機中，信息被儲存在單獨困住的鈣原子中。這些原子中的每一個自然有八個不同的狀態(tài)，其中只有兩個通常用于存儲信息。事實上，幾乎所有現(xiàn)有的量子計算機都可以獲得比它們實際用于計算的更多的量子狀態(tài)。

來自因斯布魯克的物理學家們現(xiàn)在設計了一種量子計算機，通過使用量子比特進行計算，可以充分利用這些原子的全部潛力。與經(jīng)典的情況相反，在這種情況下，使用更多的狀態(tài)并不會使計算機的可靠性降低。"托馬斯-蒙茨說："量子系統(tǒng)自然有兩個以上的狀態(tài)，我們表明，我們可以同樣好地控制它們。"

另一方面，許多需要量子計算機的任務，如物理學、化學或材料科學中的問題，也可以用qudit語言自然表達。為量子比特重寫它們往往會使它們對今天的量子計算機來說過于復雜。"馬丁-林鮑爾解釋說："與零和一以外的東西一起工作是非常自然的，不僅對于量子計算機，而且對于它的應用，使我們能夠釋放出量子系統(tǒng)的真正潛力。"