最近，日本科學家發(fā)明了一種新的光量子計算方法，通過在光路上連成一列具有時間先后的光脈沖，實現(xiàn)了用最小規(guī)模光電路結構有效進行大規(guī)模運算操作。
從理論上來說，量子計算機的運算速度會遠超現(xiàn)有的超級計算機，可用于高速數(shù)據(jù)庫檢索、開發(fā)功能性材料及藥物等各領域。目前世界各國爭相開發(fā)以原子、離子及超導電路為基礎的各種系統(tǒng)通用的量子計算機。
量子計算機很難實現(xiàn)大規(guī)模化運算，目前數(shù)十個量子比特的計算已為極限。即使是使用光子的量子計算機，其大規(guī)模擴展也是今后長期的難題。近年來，科學家發(fā)現(xiàn)在一個光路上使用一列光脈沖群，可實現(xiàn)量子糾纏狀態(tài)下100萬個光脈沖的制備，實現(xiàn)某種大規(guī)模量子操作。但這種計算方法在實際操作中效率較低，計算精度有限，尚難以實現(xiàn)。
東京大學古澤明團隊發(fā)表在《物理評論快報》上的報告稱，他們的新方法理論上可處理100萬個以上量子比特的大規(guī)模運算。新方法的重點在于：利用環(huán)路結構的光電路，無限反復使用一個運算基本單位“量子隱形傳態(tài)”電路，進行大規(guī)模量子計算。由于光電路規(guī)?？尚≈翗O限以及計算效率的提高，新系統(tǒng)避免了利用量子糾纏狀態(tài)計算方法的缺陷。
與原子、離子、超導電路等類型的量子計算機相比，光量子計算方式運算規(guī)模巨大，可在室溫下、空氣中運行，能克服量子噪聲極限，適用于光通訊。而且，光量子計算機不需要巨大的冷卻設施和真空設施。新方法還能促進光量子計算機大規(guī)模擴展，并大幅減少所需能源和成本，有望為光量子計算機帶來創(chuàng)新。
研究團隊表示，今后將分析基于新方法的光量子計算機的計算精度，以及如何實現(xiàn)各種算法，并著手開發(fā)光量子計算機。
上海交通大學物理與天文系金賢敏教授在接受科技日報記者采訪時指出，這一方案原理上可以實現(xiàn)非常多的量子比特，但從理論走向實驗實現(xiàn)仍然面臨巨大挑戰(zhàn)，包括如何降低光快門和回路耦合損耗等。
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