科學(xué)家首次證明量子計算機相對傳統(tǒng)計算機的優(yōu)勢
據(jù)美國每日科學(xué)網(wǎng)站近日報道,來自德國、美國和加拿大的科學(xué)家攜手,首次證明了量子計算機相對傳統(tǒng)計算機的優(yōu)勢,其原因在于:量子算法利用了量子物理學(xué)的非定域性。最新研究為量子計算機的發(fā)展奠定了新基礎(chǔ)。 傳統(tǒng)計算機遵循經(jīng)典物理學(xué)定律,建立在二進制數(shù)字0與1的基礎(chǔ)上,它們存儲這些數(shù)字并用于數(shù)學(xué)運算。在傳統(tǒng)計算機的內(nèi)存單元中,每個比特(最小的信息單元)的值只能為1或0。而量子比特(qubit)能同時既是0又是1,這種所謂的“疊加”使量子計算機一次可對多個數(shù)值進行運算,而傳統(tǒng)計算機必須按順序執(zhí)行這些操作。因此,從理論上說,量子計算機能輕松快速地解決傳統(tǒng)計算機需要很長時間才能解決的復(fù)雜計算問題。 為確鑿證明量子計算機的優(yōu)勢,慕尼黑工業(yè)大學(xué)復(fù)雜量子系統(tǒng)理論教授羅伯特·柯尼希、滑鐵盧大學(xué)量子計算研究所的戴維·格塞特、IBM公司的謝爾蓋·布拉韋伊聯(lián)手開發(fā)了一個量子電路,用于解決特別“難解”的代數(shù)問題。這一新型電路結(jié)構(gòu)簡單,只能在每個量子比特上執(zhí)行固定數(shù)量的運算。這種電路被認為擁有固定深度。研究證明,他們所用的“難解”代數(shù)問題無法采用傳統(tǒng)固定深度的電路來解決,因此證實了量子計算機的優(yōu)勢。而且,量子算法利用了量子物理學(xué)的非定域性。 在這項研究之前,雖然有些證據(jù)指向這個方向,但量子計算機的優(yōu)勢既沒有得到證明,也沒有經(jīng)過實驗演示。一個例子便是秀爾算法(Shor's algorithm),它有效解決了質(zhì)因數(shù)分解問題,但它只是一個復(fù)雜理論猜想。 |