北京時(shí)間11月16日消息，據(jù)美國《新科學(xué)家》網(wǎng)站報(bào)道，世界上首臺(tái)可編程的通用量子計(jì)算機(jī)近日在美國面世。不過根據(jù)初步的測試程序顯示，該計(jì)算機(jī)還存在部分難題需要進(jìn)一步解決和改善�？茖W(xué)家們認(rèn)為，可編程量子計(jì)算機(jī)距離實(shí)際應(yīng)用已為期不遠(yuǎn)。

      早在一年前，美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院的科學(xué)家們已經(jīng)研制出一臺(tái)可處理2量子比特?cái)?shù)據(jù)的量子計(jì)算機(jī)。由于量子比特比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中的0和1 比特可以存儲(chǔ)更多的信息，因此量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行效率和功能也將大大突破傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。據(jù)科學(xué)家介紹，這種量子計(jì)算機(jī)可用作各種大信息量數(shù)據(jù)的處理，如密碼分析和密碼破譯等。

      在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中，采用的是二進(jìn)制0和1比特物理邏輯門技術(shù)來處理信息，而在量子計(jì)算機(jī)中，采用的則是量子邏輯門技術(shù)來處理數(shù)據(jù)。對(duì)于這種技術(shù)，美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院科學(xué)家大衛(wèi)-漢內(nèi)克解釋說，比如，一個(gè)簡單的單一量子比特門，可以從0轉(zhuǎn)換成1，也可以從1轉(zhuǎn)換成為 0。這種轉(zhuǎn)換就使得計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)能力不僅僅是以倍數(shù)級(jí)增加。與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的物理邏輯門不同的是，美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院所研制的這臺(tái)可編程量子計(jì)算機(jī)中的量子邏輯門均已編碼成為一個(gè)激光脈沖。這臺(tái)實(shí)驗(yàn)量子計(jì)算機(jī)使用鈹離子來存儲(chǔ)量子比特。當(dāng)激光脈沖量子邏輯門對(duì)量子比特進(jìn)行簡單邏輯操作時(shí)，鈹離子就開始旋轉(zhuǎn)運(yùn)行。制造一個(gè)量子邏輯門的方法首先要設(shè)計(jì)一系列激光脈沖來操縱鈹離子進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后再利用另一個(gè)激光脈沖來讀取計(jì)算結(jié)果。

      這臺(tái)可編程量子計(jì)算機(jī)的核心部件是一個(gè)標(biāo)有金黃圖案的鋁晶片，其中包含了一個(gè)直徑大約200微米的微型電磁圈。在這個(gè)電磁圈中，科學(xué)家放置了四個(gè)離子，其中兩個(gè)是鎂離子，兩個(gè)是鈹離子。鎂離子的作用是穩(wěn)定劑，它可以消除離子鏈的意外振動(dòng)，以保持計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定性。由于量子比特可能產(chǎn)生多種操作可能，因此科學(xué)家們在實(shí)驗(yàn)中隨機(jī)選取了160可能操作進(jìn)行了演示，來驗(yàn)證處理器的通用性。每次操作都用31個(gè)不同的量子邏輯門去將2個(gè)量子比特編碼至一個(gè)激光脈沖中。

      科學(xué)家們將這160種程序每一種都運(yùn)行了900次。通過對(duì)測試數(shù)據(jù)對(duì)比和理論預(yù)測，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，這個(gè)芯片基本可以按既定程序工作。不過，科學(xué)家們也承認(rèn)，它的準(zhǔn)確率目前只有79%。漢內(nèi)克表示，每個(gè)量子邏輯門的準(zhǔn)確率均為90%以上，但是當(dāng)所有量子邏輯門都綜合起來使用，整體準(zhǔn)確率卻下降到 79%。對(duì)此，科學(xué)家認(rèn)為，造成這種誤差主要是因?yàn)槊看渭す饷}沖的強(qiáng)度不同所造成的。漢內(nèi)克解釋說，由于這些脈沖不是直線的，它們是波動(dòng)的，因此就會(huì)引起這種誤差。此外，光線的散射和反射等原因，也會(huì)造成這種誤差的產(chǎn)生。

      科學(xué)家們相信，隨著更多的測試和改進(jìn)，這種誤差將會(huì)越來越小。通過改進(jìn)激光的穩(wěn)定性和減少光學(xué)硬件設(shè)備的誤差，可以提高芯片運(yùn)行的準(zhǔn)確率。直到芯片的準(zhǔn)確率提升到99.99%，它才可以作為量子計(jì)算機(jī)的主要部件使用，這臺(tái)可編程量子計(jì)算機(jī)才可真正地投入實(shí)際應(yīng)用。