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【中国智能制造网 企业动态】过去30年，研究人员一直试图开发能解决任何计算问题的通用量子计算机。目前，来自美国加州和西班牙的一支团队开发了一款原型设备，能解决物理和化学领域的多种问题，而未来还有可能被应用至更广泛的领域。IBM和加拿大公司D-Wave此前利用不同方式开发了可提供一定功能的量子计算机。然而，这样的设备无法扩大至更多量子位，从而解决传统计算机无法解决的问题。
来自加州圣芭芭拉谷歌研究实验室的计算机科学家，以及加州大学圣芭芭拉分校和西班牙巴斯克大学的物理学家近期介绍了他们的新设备。
南加州大学量子计算专家丹尼尔·利达尔表示：“从许多方面来看，这都是出色的成果，吸取了量子计算行业许多有价值的经验。”
谷歌的原型产品结合了两种量子计算技术。其中一种技术使用针对特定问题、有着特殊排列的量子位去设计计算机数字电路。这类似于传统微处理器中的订制数字电路。
量子计算理论的很大一部分基于这种技术。这其中也包括避免计算结果偏离的误差修正方法。不过到目前为止，基于这种技术的量子计算机只限于几个量子位。
另一种技术称作“绝热量子计算(AQC)”。计算机将特定问题编码为一组量子位，并逐步调整这些量子位之间的互动，以“塑造”共同的量子态，得出解决方案。从理论上来说，任何问题都可以被编码为一组量子位。
谷歌团队的计算机科学家拉米·巴伦兹(RamiBarends)表示，这种技术受到随机噪声效应的限制，而这种效应会引入系统无法修正的误差。此外，这种技术也无法保证有效地解决任何问题。
不过，首款商用的量子计算设备正是基于AQC技术。这款产品来自英国公司D-Wave，价格约1500万美元。谷歌也拥有一台D-Wave的设备。不过，巴伦兹及其同事认为，有更好的方式去利用AQC技术。
他们希望找到某种误差修正方式。如果没有误差修正，那么利用AQC技术去扩大计算规模将非常困难，因为在更大的系统中，误差的积累将会很快。该团队认为，实现这一目标的步是将AQC技术与数字方法中的误差修正技术结合在一起。
在研究中，谷歌的团队采用了9个固态量子位。这些量子位由十字形的铝制薄膜制成，宽度约为400微米。随后，这些量子位被固定在蓝宝石表面上。研究人员将这些铝制薄膜的温度降低至0.02开尔文(约零下273摄氏度)，使金属成为超导体，电阻完全消失。利用这些超导态的量子位，研究人员可以向其中编码信息。
相邻量子位的互动由“逻辑门”控制。逻辑门利用数字方式去操控量子位，使其进入某种状态，从而得出问题的解。在演示中，研究人员对量子位进行排列，使其模拟有着一定自旋态的磁性原子阵列。这样的问题已经在凝聚态物理中得到了充分研究。研究人员随后可以通过量子位去确定总势能低的原子自旋态组合。
对传统计算机来说，这是个非常简单的问题。不过，谷歌的新设备也可以处理所谓的“non-stoquastic”问题，而这是传统计算机做不到的。这其中包括对多个电子互动的模拟，这以往需要准确的化学计算机模拟。从量子层面模拟分子和其他物质将是量子计算有价值的应用。
利达尔表示，这种新方法将使量子计算机可以进行量子误差修正。尽管研究人员尚未做出证明，但该团队此前表示，在9个量子位的设备上可以做到这点。
谷歌团队的另一名成员阿里雷扎·沙巴尼表示：“凭借误差修正，我们的技术可以成为通用算法，从而拓展至任意的大型量子计算机。”
谷歌的设备目前基本上停留在原型产品阶段。不过利达尔表示，在未来几年中，超过40个量子位的设备将成为现实。
他表示：“届时，对量子动力学的模拟将成为可能，而这是传统硬件做不到的。这意味着‘量子霸权’的到来。”
浙公网安备 33010602000006号
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