威斯康星大學(xué)麥迪遜分校及其行業(yè)合作伙伴首次在中性原子量子計(jì)算機(jī)上運(yùn)行量子算法

北京時(shí)間4月21日消息（余予）從芝加哥量子交易所（CQE）獲悉，威斯康星大學(xué)麥迪遜分校及其行業(yè)合作伙伴取得一項(xiàng)新成就，首次在冷原子量子計(jì)算機(jī)上成功運(yùn)行量子算法。

薩夫曼實(shí)驗(yàn)室量子計(jì)算機(jī)的核心組件。實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)可以解決普通計(jì)算機(jī)無法解決的復(fù)雜問題。 （由薩夫曼實(shí)驗(yàn)室提供。）

發(fā)生了什么事？

一項(xiàng)產(chǎn)學(xué)合作首次在一種被稱為冷原子量子計(jì)算機(jī)的量子計(jì)算機(jī)上成功運(yùn)行了量子算法。威斯康星大學(xué)麥迪遜分校、ColdQuanta和Riverlane的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)取得的這一成就使量子計(jì)算更接近用于現(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)用。

為什么它很重要？

實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)可以解決經(jīng)典計(jì)算機(jī)無法解決的復(fù)雜問題，即所謂的算法。這可能對許多應(yīng)用有利，例如物流、藥物發(fā)現(xiàn)和量子過程的計(jì)算建模。

在冷原子式計(jì)算機(jī)上運(yùn)行量子算法是證明了之一方法的可行性。

威斯康星大學(xué)麥迪遜分校物理學(xué)教授、威斯康星量子研究所所長、ColdQuanta量子信息首席科學(xué)家Mark Saffman表示“現(xiàn)在有一場建立有用的量子計(jì)算機(jī)的競賽，為此有幾種不同的方法在開發(fā)中。冷原子量子比特是正在積極開發(fā)的五種方法之一，本文首次展示了使用冷原子量子比特運(yùn)行量子電路和量子算法的能力。”

細(xì)節(jié)

由Saffman領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)4月20日在《自然》雜志發(fā)表的一項(xiàng)研究中展示了兩項(xiàng)關(guān)鍵成就。

6個(gè)具有長壽命的中性原子糾纏在一起。

以前的中性原子量子計(jì)算機(jī)使用的是壽命較短的原子。“我們的方法的一個(gè)好處是其擁有壽命更長的狀態(tài)，”威斯康星大學(xué)麥迪遜分?？茖W(xué)家、該研究的主要作者Trent Graham表示，“研究表明，我們在這些狀態(tài)下保持相干性的時(shí)間大約為毫秒，而在先前演示的狀態(tài)中，它的衰減速度要快三到四百倍。”

在他們的量子計(jì)算機(jī)上成功運(yùn)行了兩個(gè)量子算法。第一個(gè)是量子相位估計(jì)算法，它是測量原子分子能量的化學(xué)中的一個(gè)常見問題。第二個(gè)是被稱為MaxCut的策略問題，它應(yīng)用于物流部署和模式識別。

這種方法中使用的中性原子量子比特的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們不會自然地相互作用，因此更容易控制它們的“開啟”或“關(guān)閉”。

合作是團(tuán)隊(duì)成功的關(guān)鍵。UW-Madison小組構(gòu)思并完成了大部分工作，ColdQuanta工程師與UW團(tuán)隊(duì)合作設(shè)計(jì)并制造了量子計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵子系統(tǒng)，Riverlane工作人員則為電路設(shè)計(jì)、優(yōu)化和模擬做出了貢獻(xiàn)。

抓住了什么？

量子算法非?；A(chǔ)。但這項(xiàng)工作表明，超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的量子計(jì)算機(jī)即將出現(xiàn)。

“這些都是非常簡單的計(jì)算，但隨著電路深度越來越高和量子比特越來越多，實(shí)際上有可能達(dá)到經(jīng)典計(jì)算機(jī)無法輕易計(jì)算這些問題的狀態(tài)。”威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的量子科學(xué)家、該研究的主要作者Trent Graham表示。

與其他類別的量子計(jì)算機(jī)一樣，該團(tuán)隊(duì)的計(jì)算機(jī)沒有糾錯(cuò)機(jī)制。

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