抛弃二进制将使量子计算机更强大

 作者:鱼默     |      日期:2017-10-14 01:02:03
作者:Paul Marks对超高速量子计算机开发人员的回忆:放弃传统计算机中常用的1s-and-0s二进制系统通过切换到一个新颖的五态系统,您会发现构建功能惊人的强大机器更容易索马里加州大学圣塔芭芭拉分校(UCSB)的Matthew Neeley及其同事声称到目前为止,量子计算机的发展遵循传统的二进制计算模型 Neeley解释说,这使用可以处于两种状态(1或0)的组件对所有信息进行编码但是存在其他可能性 “我们可以使用三位数的'三元'系统 - 0,1和2 - 然后基本单位将是三位数或三位数,基本上是三位开关”单个“trit”将包含更多信息是传统的“位”尼利的团队现在已经建造了一台量子计算机,其构建模块有五种基本状态到目前为止,量子计算机的基本组件是二进制量子比特 - 量子比特 - 它们在原子,电子或光子的量子自旋中编码两种状态这种粒子能够克服日常逻辑并且同时存在于多个量子状态的能力,有一天能够使量子计算机同时执行大量计算 Neeley的团队在蓝宝石晶圆上使用超导铝和硅电路来制造五态量子比特或“qudits”,其工作频率为0.025开尔文 “在qudit中存储的信息多于量子比特,因此可以用更少的qudits完成给定的计算,”Neeley告诉“新科学家”杂志通过将五种不同频率的微波光子发射到电路中,他们能够鼓励它在五个不连续的能级之间跳跃 “我们还开发了一种能够区分所有这些水平的量子测量技术,”Neeley说因为,从概率的角度来说,qudit的五个量子态能够同时存在,团队手上有一个工作的qudit然而,单独使用一个qudit是没什么用的科罗拉多州博尔德市美国国家标准与技术研究院的Jonathan Home表示,Neeley的团队需要扩展其基本系统,以便两个或更多的qudits可以在它们之间传输信息,这将允许更复杂的计算操作 “设计一种系统,其中两个qudits相互作用,但仍然保留五级系统的有趣特性,将是一个重大挑战,”Home说量子计算机的潜在力量吸引了美国情报高级研究计划局(IARPA)的兴趣,该机构希望利用它们打破密码 Home的团队已从该机构获得资金,用于室温量子计算机,允许二进制量子比特进行交互和交换信息他们的最新结果表明,镁离子可用于通过传递热量及其量子态来阻止量子比特彼此不稳定在本周的科学(DOI:10.1126 / science.11​​77077)中报道的诀窍是使用俘获的铍离子作为量子位,同时使用相邻的镁离子来吸收任何热量当热量在它们之间传输时,热量通常会破坏量子信息 “这将为大规模量子计算铺平道路,因为它解决了主要任务:信息传输,”Home说期刊参考:Science,DOI:10.1126 / science.11​​73440关于这些主题的更多信息: