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来源:tom网地区:伦理剧发布:2020-01-05

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2020年一月消费电子展上所展示的量子电脑。(ShutterStock)
【大纪元2021年02月08日讯】(大纪元记者高文森编译报导)一组物理学家发现, 量子电脑 系统的复杂度并不像预期那样随着规模的增大呈指数级增长,而只是与 量子比特 的数量成比例增长。这意味着在没有成熟的量子电脑诞生的时候,用现有的电脑就有可能模拟复杂的量子系统并展开研究。
很长一段时间以来, 量子电脑 的研发都受限于传统电脑处理器有限的能力,可是现在正在设计的量子电脑硬件还太小,都是各种实验雏形,无法看到一个真正可用规模的量子处理器。
最近,英国拉夫堡大学(Loughborough University)和诺丁汉大学(University of Nottingham)等研究机构合作的小组找到一个理论,称通过利用 量子比特 的“ 超混沌 ”(hyperchaos)状态,用现代电脑可以模拟量子系统。
研究称,他们发现当向系统施加像激光、微波这些外部能量的时候,系统变得非常无序,最后展现一种“ 超混沌 ”状态。
现代电脑用0和1作为基本数据单元,也叫比特,量子电脑的基本数据单元是量子比特,它在比特两个数位的基础上,还多了一种即是0又是1的叠加状态。因此量子电脑可以有非凡的处理能力。
当量子比特受到外部能量激发,将不断地在各种数位状态之间无规律的跳跃,也就是研究人员所称的“混沌”状态。可是研究发现,这种混沌状态的复杂度,并不像预计的那样随着系统规模的增长呈现指数级增长,而是保持与量子比特数量成比例地增长。
这份研究称,这一发现对如何模拟量子系统具有巨大的潜在意义。
研究者之一拉夫堡大学的扎戈斯金(Alexandre Zagoskin)用飞机的设计过程做比方进行解释。“飞机设计需要计算复杂的空气动力学方程,在二战以后高速电脑诞生后才有可能进行这类运算。可是在那之前很久的时期,人们已经在设计飞机。因为人们可以使用有限的一些参数来描述空气动力模型的特征,这些参数用小型的模型和实验可以完成。”
扎戈斯金说,量子电脑系统的情形也具有这样的特征。如果直接模拟所有的细节,现代的电脑办不到。“但是如果我们能够以1万个参数代替2^10,000个参数模拟一个具有1万个量子比特的系统,这就是一个关键的突破。”
研究称,大型量子系统复杂度的可控性,也为设计全新的量子加密工具开辟了新的思路。
这份研究1月4日发表在《自然》旗下的量子信息专刊《NPJ Quantum Information》上。◇

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