由苏塞克斯大学的Winfried Hensinger教授领导的一个科学家小组在量子计算面临的一个最大问题上取得了重大突破:如何降低环境“噪音”对大型量子计算机的高度敏感功能的干扰作用。
QC资讯丨苏塞克斯大学的突破为量子计算机离开实验室做准备-量子客

图:Winfried Hensinger。

在现实世界中,技术发展需要在不完美的条件下运作;在高度受控的实验室中成功测试的内容可能会在出现真实的环境因素时失败,例如电子元件的电压波动或日常电子设备发出的杂散电磁场。苏塞克斯大学的离子量子技术小组已经成功大幅减少了这种环境“噪音”对被困离子量子计算机的影响,在发表于2018年11月1日的一篇文章中报道了他们的发现,这篇文章发表在著名期刊《物理评论》上。这意味着该团队距离构建一个能够解决现实世界中具有挑战性现实问题的大型量子计算机更近了一步。目前存在的小型量子计算机只包含少量量子比特——量子计算机的组件,它们存储信息并且可以存在于多个状态。因此,目前的量子计算机小到足以在专业实验室内的高度受控环境中操作。然而,由于量子比特数量有限,这种机器不具备解决复杂问题所需的处理能力。但大型量子计算机建成后,将能够解决某些特定的问题,这些问题即使是最快的超级计算机也需要数十亿年才能计算出来的。为了创建一个可以解决这些问题的量子计算机,科学家们需要增加量子比特的数量,这反过来又会增加量子计算机的体积。问题在于,添加的量子比特越多,就越难将计算机与任何干扰计算过程的现实“噪声”隔离开来。

苏塞克斯大学的Hensinger物理学家团队已经实现了量子计算的突破,能够减轻其中的一些问题。他们与伦敦帝国理工学院的理论科学家Florian Mintert博士及其同事合作,他们提出了一个理论,即如何通过操纵量子计算机内部使用的奇怪量子效应来解决这个问题。该理论允许——利用量子物理学的奇怪特性——以这样的方式执行量子计算,即机器的初始操作参数的变化不会导致计算的最终结果发生实质性变化。这反过来又有助于使量子计算机与环境“噪声”的影响隔离开来。

苏塞克斯离子量子技术小组的资深科学家Sebastian Weidt博士解释了这一重要性:“实现这一技术可能会对开发超出学术实验室使用范围的商用离子阱量子计算机的能力产生深远的影响。”

苏塞克斯团队开始研究是否能够实际实施这一理论。他们使用复杂的射频和微波信号,能够控制各个带电原子(离子)固有的量子效应,以在实际实验中证明这一点。它们的实施基于微波技术,例如移动电话中的微波技术。经过几个月在实验室的密集工作,苏塞克斯科学家设法使这种新方法成为现实,通过实验证明其能够大幅降低“噪声”对被困离子量子计算机的影响。

去年苏塞克斯大学离子量子技术组负责人Hensinger教授表示:“随着这一进展,我们在构建能够容纳数百万量子比特的量子计算机方面又迈出了切实可行的一步。这些机器能够解决某些问题,即使是最快的超级计算机也可能需要数十亿年才能计算出来,并对人类大有裨益;它们可以帮助我们创造新的药物;找到治疗痴呆症等疾病的新方法;为金融部门创造有力的工具;通过更高效的肥料生产,以及许多其他应用,有益于农业。我们才刚刚开始了解这些机器的巨大潜力。”

Hensinger团队现在正在利用这项新技术,对目前在苏塞克斯大学实验室里的强大量子计算机原型进行最后的润色。

Hensinger说:“现在是时候将学术成就转化为实用机器的构建了。我们在苏塞克斯大学的工作非常出色,我的团队正在全天候工作,使大规模量子计算成为未来的现实。”

本文是《量子计算前沿》基于相关资料原创编译,并完整授权量子客整理发布。

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