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行业看点 | 日本光量子新算法:或可实现一百多万量子比特信息大规模运算

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行业看点 | 日本光量子新算法:或可实现一百多万量子比特信息大规模运算

雪花又一年 2018-05-04 14:48:00 浏览62 评论0

摘要: 最近,日本科学家发明了一种新的光量子计算方法,通过在光路上连成一列具有时间先后的光脉冲,实现了用最小规模光电路结构有效进行大规模运算操作。 从理论上来说,量子计算机的运算速度会远超现有的超级计算机,可用于高速数据库检索、开发功能性材料及药物等各领域。

最近,日本科学家发明了一种新的光量子计算方法,通过在光路上连成一列具有时间先后的光脉冲,实现了用最小规模光电路结构有效进行大规模运算操作。

从理论上来说,量子计算机的运算速度会远超现有的超级计算机,可用于高速数据库检索、开发功能性材料及药物等各领域。目前世界各国争相开发以原子、离子及超导电路为基础的各种系统通用的量子计算机。


量子计算机很难实现大规模化运算,目前数十个量子比特的计算已为极限。即使是使用光子的量子计算机,其大规模扩展也是今后长期的难题。近年来,科学家发现在一个光路上使用一列光脉冲群,可实现量子纠缠状态下100万个光脉冲的制备,实现某种大规模量子操作。但这种计算方法在实际操作中效率较低,计算精度有限,尚难以实现。



东京大学古泽明团队发表在《物理评论快报》上的报告称,他们的新方法理论上可处理100万个以上量子比特的大规模运算。新方法的重点在于:利用环路结构的光电路,无限反复使用一个运算基本单位“量子隐形传态”电路,进行大规模量子计算。由于光电路规模可小至极限以及计算效率的提高,新系统避免了利用量子纠缠状态计算方法的缺陷。  


与原子、离子、超导电路等类型的量子计算机相比,光量子计算方式运算规模巨大,可在室温下、空气中运行,能克服量子噪声极限,适用于光通讯。而且,光量子计算机不需要巨大的冷却设施和真空设施。新方法还能促进光量子计算机大规模扩展,并大幅减少所需能源和成本,有望为光量子计算机带来创新。  


虽然这一方案从理论走向实验实现仍然面临巨大挑战,比如怎样降低光快门和回路耦合损耗等问题,但该方案从原理上为多量子比特运算提供了可行方案,研究人员通过分析基于新方法的光量子计算机的计算精度,以及如何实现各种算法,将有力推动光量子计算机的发展。


原文发布时间为:2017-03-23
本文作者:彭承志
本文来源:九州量子,如需转载请联系原作者。

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