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IBM 研究部门的科学家今天称,他们在量子计算方面取得了重大进展,如今,工程师们已可以开始研制完全实用的量子计算机了。

这项技术突破允许科学家在初步计算中减少数据错误率,同时在量子位(qubits)中保持量子机械属性的完整性。

位于美国纽约州约克城高地(Yorktown Heights)的 IBM TJ 沃森研究中心的物理信息主管 Mark Ketchen 称,量子计算机的创建意味着数据处理能力将比目前的常规处理器提高许多倍。

同目前的传统数位一样,量子位有两种可能的值:a0或者 a1。区别只在于一个数位必须是 0 或1,而一个量子位却可以是0、1,或者两者的叠加。

Ketchen 称,“如果取两个量子位,那么我们可以同时得到 00、01、10和 11。如果取 3 个量子位,则可以同时有 8 种状态(000、001、111等)。每增加一个量子位,就可以同时得到加倍状态的数量。这是量子计算机之所以更强大的部分原因。”

IBM 称,虽然量子计算机要成为现实还有很长的路要走,也许要 10 至 15 年,但是,在减少差错率和在量子位中保持量子机械属性的完整性等方面取得的进步,为这种新的微型制造技术的试验敞开了大门。

IBM 团队在 2 月 28 日召开的美国物理学会一年一度的会议上展示了他们的量子计算研究进展。IBM 正在试验超导量子位。使用了为硅技术开发的成功的精细加工技术,不过却是在一种蓝宝石芯片上制造的。这就为有一天制造出数千个或数百万个量子位提供了可能性。

Ketchen 表示,事情已经发展到这个地方。虽然我们也许没有准备好建造一台量子计算机,但是,现在是开始思考这种计算机是什么样子和它能够做什么的时候了。

在原子层级,原子及其组件(如电子)的行为是不同的,它们能适应组成量子系统的量子物理学的规则。在这些状态中,量子系统能够以这种方式操作:某些数学问题的解决和逻辑操作所需要的时间要比传统机械计算缩短了指数倍。举例来说,一台量子计算机能够在一个切实可行的时间段里把一个非常大的整数分解为它的质因数(如,3和 5 是 15 的因数),而使用传统电子元件解决同样的问题可能需要和宇宙年龄同样久远的时间。

例如,目前最好的多核处理器能够加密或解密 150 位密码。但是,如果你想解密一个 1000 位密码的话,就需要全世界的计算资源来做这个事情。然而从理论上说,在一台量子计算机上解决这个问题只需几个小时。

并不仅仅是 IBM 在研究量子计算。在圣巴巴拉的加州大学和耶鲁大学也在做同样的研究。然而,凯琴争辩称,只有 IBM 拥有实际制造量子计算芯片的资源。

Ketchen 表示,IBM 目前已能够在足够长的时间里保持一个栅电极的状态以便进行某个操作,准确率达 95%。科学家要使这种准确率达到 99% 以上。这样才能把差错率减少到这种程度:以人们可以接受的准确程度使用量子计算机进行计算。

Ketchen 表示,“一旦数据差错率足够小,我们就可以把许多栅电极组合在一起得到一个完美的量子位。这说明我们已经获得了入场券,可以开始制造一些东西并得到正确答案了。这还表明,我们必须开始更认真地考虑制造更复杂的东西并且把这些东西组合在一起。”

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