哈佛大學推出世界首個邏輯量子處理器

編譯/高晟鈞

如同電腦使用的二進位位元一樣,量子電腦使用「量子位元」作為資訊單位。理論上,任何量子粒子:原子、離子或光子都可以用來創建量子位元。然而,由於這些物理量子位元本質上是不穩定的,容易從量子態中崩潰;因此量子計算實際上要比只是累積足夠多的量子位元要複雜得多。

如同電腦使用的二進位位元一樣,量子電腦使用「量子位元」作為資訊單位。(示意圖/123RF)

邏輯量子位元

而在量子運算領域中,真正有用的「信息貨幣」是所謂的邏輯量子位元,透過糾錯的實體量子位元束,我們才能儲存用於量子演算法的資訊。邏輯量子位元的創建一直是該領域最重要,卻也難以越過的障礙。科學家普遍認為,除非量子電腦可以在邏輯量子位元上可靠運行,否則量子技術無法真正起飛。

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迄今為止,最好的計算系統僅僅展現了1到2個邏輯量子位元和一個邏輯閘操作(Quantum Gate, 類似於一個程式碼單元)。

哈佛大學的驚人突破

由物理教授Mikhail Lukin領銜的哈佛團隊於日前成功創建了第一台程式化的邏輯量子處理器,能夠編碼多達48個邏輯量子位元,並執行數百個邏輯閘操作。該系統在糾錯量子電腦上運行,顯示著可靠、不中斷的量子計算或將成為可能。

這項突破建立在被稱為中性原子陣列的量子運算架構基礎上,該架構由Lukin 實驗室首創,現已由QuEra商業化。該系統的關鍵組件是一塊超冷、懸浮的銣原子,其中原子(系統的物理量子位元)可以在計算過程中移動並成對連接或形成「量子糾纏」。

影響與未來發展

該團隊不僅利用中性原子加速了量子信息處理的發展,而且為探索大規模邏輯量子設備打開了新的大門,這將為科學和整個社會帶來變革性的好處。

借助邏輯量子處理器,研究人員展示了,在使用雷射對整個邏輯量子位元區塊進行並行、多路復用控制時,遠比控制單一物理量子位元更有效。另一方面,開始使用糾錯量子位元而非物理量子位元,將為更大的量子設備打下扎實的基礎。

資料來源:Scitechdaily

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