量子計算雖然處于早期階段，但通過利用最小尺度的粒子，有可能極大地提高處理能力。一些研究小組已經(jīng)報告說，他們進(jìn)行的(量子)計算可能需要傳統(tǒng)超級計算機(jī)花費(fèi)數(shù)千年的時間。從長遠(yuǎn)來看，量子計算機(jī)可以提供牢不可破的加密和對自然界的模擬，從而超越今天具備的能力。
一個由加州大學(xué)洛杉磯分校領(lǐng)導(dǎo)的跨學(xué)科研究小組，包括哈佛大學(xué)的合作者，現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)了一個根本性的新策略來構(gòu)建全新的量子計算機(jī)。雖然目前的技術(shù)水平采用了電路、半導(dǎo)體和其他電氣工程工具，但該團(tuán)隊已經(jīng)制定了一個基于化學(xué)家定制設(shè)計原子構(gòu)件的計劃，當(dāng)它們被組合在一起時，可以控制更大的分子結(jié)構(gòu)的特性。
上周發(fā)表在《自然-化學(xué)》上的這一發(fā)現(xiàn)，最終可能導(dǎo)致量子計算能力的飛躍。
本項研究的通訊作者、加州大學(xué)洛杉磯分校物理學(xué)教授Eric Hudson說：“我們的想法是，與其建造一臺量子計算機(jī)，不如讓化學(xué)為我們建造它。我們所有人都還在學(xué)習(xí)這種類型的量子技術(shù)的規(guī)則，這項工作現(xiàn)在是非?？苹玫摹?rdquo;
傳統(tǒng)計算中信息的基本單位是比特，每個比特只限于兩個值中的一個。相比之下，一組量子比特可以有更大范圍的數(shù)值，成倍地提高計算機(jī)的處理能力。僅僅代表10個量子比特就需要1000多個普通比特，而20個量子比特需要100多萬個普通比特。
這一特性是量子計算變革潛力的核心，取決于原子相互作用時適用的反直覺規(guī)則。例如，當(dāng)兩個粒子相互作用時，它們可以成為聯(lián)系在一起的，或者說是糾纏在一起的，因此，測量一個粒子的屬性決定了另一個粒子的屬性。
然而，這種糾纏是脆弱的。當(dāng)量子比特在其環(huán)境中遇到微妙的變化時，它們就會失去 "量子性"，而這正是實施量子算法所需要的。這限制了最強(qiáng)大的量子計算機(jī)少于100個量子比特，而保持這些量子比特的量子狀態(tài)需要大型機(jī)器。
據(jù)Eric Hudson分析，開發(fā)基于化學(xué)的量子計算機(jī)現(xiàn)實上可能需要幾十年時間，而且不一定會成功。未來的步驟包括將量子比特錨定在更大的分子上，使被拴住的量子比特作為處理器進(jìn)行互動，而不發(fā)出不必要的信號，以及將它們糾纏在一起，使它們作為一個系統(tǒng)工作。
該項目由美國能源部資助，給了物理學(xué)家和化學(xué)家一個機(jī)會，使他們能夠突破特定學(xué)科，用共同的科學(xué)語言進(jìn)行交流。
標(biāo)簽： 構(gòu)建全新的量子計算機(jī) 大學(xué)洛杉磯分校 量子計算能力的飛躍 學(xué)科研究小組
