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在量子计算机上传播光

2020-01-20 16:22:27    来源:    我来说两句()
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 林雪平大学的科学家们展示了量子计算机是如何工作的,并设法在经典计算机中模拟了量子计算机的性质。Jan-ÅkeLarsson教授说:“我们的结果在确定如何构建量子计算机方面应该非常重要。”

超高速和强大的量子计算机的梦想再次成为人们的关注焦点,并且已经在瑞典,欧洲和世界范围内投入了大量资源进行研究。瑞典的量子计算机将在十年内建成,欧盟已将量子技术指定为其旗舰项目之一。

目前,很少有有用的算法可用于量子计算机,但是可以预期,该技术在模拟生物,化学和物理系统方面将具有重大意义,即使对于目前最强大的计算机而言,该系统也过于复杂。计算机中的某个位只能取值一或零,而量子位可以取两者之间的所有值。简而言之,这意味着量子计算机不需要为执行的每个计算执行太多操作。

林雪平大学电气工程系信息编码部门的Jan-ÅkeLarsson教授和他的博士生Niklas Johansson已经掌握了量子计算机中发生的一切以及为什么它比经典计算机更强大。他们的结果已发表在科学杂志《熵》上。

“我们已经表明,主要的区别在于量子计算机的每个位具有两个自由度。通过在经典计算机中模拟附加的自由度,我们可以以与算法相同的速度运行某些算法。量子计算机。”Jan-ÅkeLarsson说。

他们构建了一个仿真工具,量子仿真逻辑,QSL,使他们能够在经典计算机中仿真量子计算机的操作。该仿真工具仅包含一个量子计算机具有的,而经典计算机却不具备的一种属性:作为计算一部分的每个位具有一个额外的自由度。

“因此,每个位具有两个自由度:可以将其与机械系统进行比较,在机械系统中,每个零件都具有两个自由度-位置和速度。在这种情况下,我们处理的是计算位-携带有关自由度的信息。功能的结果和相位位-携带有关功能结构的信息。”Jan-ÅkeLarsson解释说。

他们已经使用仿真工具研究了一些管理函数结构的量子算法。几种算法在仿真中的运行速度与在量子计算机中一样快。

“结果表明,量子计算机的更高速度来自它们在一种附加的信息携带自由度中存储,处理和检索信息的能力。这使我们能够更好地了解量子计算机的工作原理。此外,这种知识也应使它成为现实。更容易制造量子计算机,因为我们知道哪个属性对量子计算机的工作至关重要,”Jan-ÅkeLarsson说。

扬·阿克·拉尔森(Jan-ÅkeLarsson)和他的同事们还用由电子元件制成的物理版本补充了他们的理论模拟。门与量子计算机中使用的门相似,该工具包模拟了量子计算机的工作方式。例如,借助其帮助,学生可以模拟和理解量子密码术和量子隐形传态的工作原理,以及一些最常见的量子计算算法,例如Shor的因式分解算法。(该算法在当前版本的仿真中有效,但与传统计算机一样快(或慢))。

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