首頁>要聞 要聞
量子計算機(jī)首次模擬高能物理實(shí)驗(yàn)
新華社倫敦6月27日電物理學(xué)家首次利用量子計算機(jī)完全模擬了制造成對粒子和反粒子的高能物理實(shí)驗(yàn)。他們認(rèn)為,這標(biāo)志著量子計算機(jī)在解決傳統(tǒng)電子計算機(jī)無法解決的問題方面邁出了第一步。
奧地利斯布魯克大學(xué)的一個研究小組在最近一期《自然》雜志上報告說,這個實(shí)驗(yàn)?zāi)M的是能量轉(zhuǎn)化為物質(zhì)時產(chǎn)生一個電子和一個正電子,兩者互為反粒子。
研究團(tuán)隊(duì)采用了一種已經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明可行的4量子位量子計算機(jī)方案:利用電磁場將4個離子在真空中排成一排,每個離子作為一個量子位,再用激光束操縱這些離子的自旋(即磁場指向),以此來實(shí)現(xiàn)計算機(jī)中基本的邏輯運(yùn)算。
經(jīng)過大約100個連續(xù)步驟,每個步驟持續(xù)時間不過幾毫秒,研究人員再通過數(shù)碼相機(jī)觀察這4個離子的狀態(tài)。他們發(fā)現(xiàn),每個離子都代表了一個位置,其中兩個離子表示粒子,另兩個則表示反粒子,而離子的指向則顯示這個位置上是否產(chǎn)生了粒子或反粒子。
通過量子計算,研究人員證實(shí)了現(xiàn)有量子電動力學(xué)的某些推斷。“磁場越強(qiáng),生成粒子和反粒子的速度也就越快,”參加這一研究的埃斯特萬·馬丁內(nèi)斯說。
據(jù)馬丁內(nèi)斯介紹,4量子位還只是最初步的量子計算機(jī),將來的量子計算機(jī)或許需要數(shù)百量子位以及復(fù)雜的容錯編碼,“要使用量子計算機(jī)解決傳統(tǒng)計算機(jī)無法解決的問題,現(xiàn)在還為時過早,但我們已經(jīng)朝這個方向邁出了第一步”。
傳統(tǒng)電子計算機(jī)以二進(jìn)制系統(tǒng)的0或1運(yùn)算并儲存數(shù)據(jù),而量子計算機(jī)因循量子力學(xué)規(guī)律,既可以0或1、也可以0和1同時運(yùn)算并儲存數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)高效并行計算。
量子計算機(jī)除可望極大提高運(yùn)算速度外,還有望突破電子計算機(jī)所用大規(guī)模集成電路面臨的物理極限,同時解決高速運(yùn)算帶來的發(fā)熱和能耗問題。不過現(xiàn)有量子計算機(jī)還無法用于通用目的,需要為特定運(yùn)算編制程序。另外,量子位不穩(wěn)定會導(dǎo)致結(jié)果不可預(yù)測,需要在材料、芯片設(shè)計和糾錯方面有所突破。
編輯:曾珂
關(guān)鍵詞:量子計算機(jī) 模擬高能物理實(shí)驗(yàn)