澳门新葡亰平台游戏app量子计算机优势首次获确证

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据美国每日科学网站近日报道,来自德国、美国和加拿大的科学家携手,首次证明了量子计算机相对传统计算机的优势,其原因在于:量子算法利用了量子物理学的非定域性。最新研究为量子计算机的发展奠定了新基础。

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资料图:图为美媒报道的量子计算机(Quantum
Computers)媒体宣传图。(拖拽图片可查看大图)

传统计算机遵循经典物理学定律,建立在二进制数字0与1的基础上,它们存储这些数字并用于数学运算。在传统计算机的内存单元中,每个比特的值只能为1或0。而量子比特能同时既是0又是1,这种所谓的“叠加”使量子计算机一次可对多个数值进行运算,而传统计算机必须按顺序执行这些操作。因此,从理论上说,量子计算机能轻松快速地解决传统计算机需要很长时间才能解决的复杂计算问题。

根据外媒的最新的报道,IBM的研究人员近日发表了最新的的研究论文,文中证明,量子计算机在运算上确实要比传统的电子计算机更加迅速。但到目前为止,“更快”的这一点还仅仅停留在理论层面。

(科技日报10月23日报道) (记者刘霞)据美国每日科学(Science
Daily)网站近日报道,来自德国、美国和加拿大的科学家携手,首次证明了量子计算机相对传统计算机的优势,其原因在于:量子算法利用了量子物理学的非定域性。最新研究为量子计算机的发展奠定了新基础。

为确凿证明量子计算机的优势,慕尼黑工业大学复杂量子系统理论教授罗伯特·柯尼希、滑铁卢大学量子计算研究所的戴维·格塞特、IBM公司的谢尔盖·布拉韦伊联手开发了一个量子电路,用于解决特别“难解”的代数问题。这一新型电路结构简单,只能在每个量子比特上执行固定数量的运算。这种电路被认为拥有固定深度。研究证明,他们所用的“难解”代数问题无法采用传统固定深度的电路来解决,因此证实了量子计算机的优势。而且,量子算法利用了量子物理学的非定域性。

量子计算机的主要特点之一是它们可以比传统计算机更快地解决复杂问题。随着变量数量的增加,经典计算机通常需要指数级更多的资源和功率。

传统计算机遵循经典物理学定律,建立在二进制数字0与1的基础上,它们存储这些数字并用于数学运算。在传统计算机的内存单元中,每个比特(最小的信息单元)的值只能为1或0。而量子比特(qubit)能同时既是0又是1,这种所谓的“叠加”使量子计算机一次可对多个数值进行运算,而传统计算机必须按顺序执行这些操作。因此,从理论上说,量子计算机能轻松快速地解决传统计算机需要很长时间才能解决的复杂计算问题。

在这项研究之前,虽然有些证据指向这个方向,但量子计算机的优势既没有得到证明,也没有经过实验演示。一个例子便是秀尔算法(Shor’salgorithm),它有效解决了质因数分解问题,但它只是一个复杂理论猜想。

对于特定的困难代数问题,IBM能够证明量子计算机只需要固定数量的步骤来解决问题,即使输入数量增加。这使得量子计算比经典对应物更有效。问题越复杂,量子计算解决方案也应该越有效。

为确凿证明量子计算机的优势,慕尼黑工业大学复杂量子系统理论教授罗伯特·柯尼希、滑铁卢大学量子计算研究所的戴维·格塞特、IBM公司的谢尔盖·布拉韦伊联手开发了一个量子电路,用于解决特别“难解”的代数问题。这一新型电路结构简单,只能在每个量子比特上执行固定数量的运算。这种电路被认为拥有固定深度。研究证明,他们所用的“难解”代数问题无法采用传统固定深度的电路来解决,因此证实了量子计算机的优势。而且,量子算法利用了量子物理学的非定域性。

柯尼希说:“我们的成果表明,量子信息处理真正带来了好处,它无需依赖未经证实的复杂理论假设。”这项研究可以看作量子计算机发展道路上的新里程碑,因为这种新的量子电路结构简单,短期内,科学家可以借助其实现量子算法。

IBM研究人员Sergey Bravyi,David Gosset和RobertKönig在他们的论文中说:

在这项研究之前,虽然有些证据指向这个方向,但量子计算机的优势既没有得到证明,也没有经过实验演示。一个例子便是秀尔算法(Shor’s
algorithm),它有效解决了质因数分解问题,但它只是一个复杂理论猜想。

“我们证明,在恒定时间段内运行的并行量子算法比传统的量子算法更强大;它们可以更好地解决与二元二次型相关的某些线性代数问题。

柯尼希说:“我们的成果表明,量子信息处理真正带来了好处,它无需依赖未经证实的复杂理论假设。”这项研究可以看作量子计算机发展道路上的新里程碑,因为这种新的量子电路结构简单,短期内,科学家可以借助其实现量子算法。

我们的工作给出了计算量子优势的无条件证明,同时确定了它的起源:它是量子非局域性的结果。所提出的量子算法是近期实验实现的合适候选者,因为它只需要在量子位的二维网格上具有最近邻门的恒定深度量子电路。

在过去几年中,我们已经看到IBM,谷歌,微软,英特尔等主要技术公司相互竞争,以显示量子至上,或证明量子计算机可以比地球上的任何超级计算机更快地解决任务。他们尚未实现这一结果,但谷歌相信它很快就会实现。

同时,IBM在本文中所展示的是量子算法确实比它们的传统计算机更快,但这并不意味着我们今天拥有的最好的量子计算机可能比我们最快的经典计算机更快,因为量子计算机还没有变得足够成熟。

该论文表明,量子计算机能够更有效地解决一些问题,一旦它们变得足够强大,它们就能够比任何其他经典计算机更快地解决这些问题。即使量子计算机成熟,经典计算机也可能继续解决其他问题,因为并非所有问题都可能具有高度并行化的量子计算解决方案。

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