全球首台可编程量子计算机在美国大学诞生(组图)

　　8月中旬，中国将发射全球首颗量子通信卫星。就在国内紧锣密鼓地准备卫星发射之际，位于大洋彼岸的美国，正式对外宣布，要求学术界、工业界和政府尽快就量子信息科学(QIS)议题进行交流，以保证量子信息研发的关键需求得到满足。

　　中美两国在量子信息科学领域里的竞争似乎已经拉开序幕。

　　在白宫的官方博文中，还引用了美国国家科学技术委员会(NSTC)于7月份提出的报告《推进量子信息科学：国家的挑战与机遇》。报告中，美国国家科学技 术委员会对量子信息科学的重要性，前瞻性进行了阐述，还介绍了美国在量子信息科学的研究发展状况。该委员会认为量子计算能有效推动化学、材料科学和粒子物 理发展，未来可能最终会颠覆众多科学领域，人工智能也当属其中之一。

　　量子力学描述的是在单个原子或次原子粒子尺度上，物质与能量行为和相互的作用。我们能够在大尺度上直观地理解粒子的集体效应，但量子行为则通常显得奇异 和反常。这些特殊的量子现象包括量子叠加 (系统同时包含所有的可能测量结果，一旦某个测量发生，则结果将为定值)和量子纠缠(多粒子的叠加态，它们的属性相互关联影响)。

　　利用这些特性来处理信息，将量子现象和信息科学相结合，将为诸多领域带来独特而令人期待的新机会，比如测向、计量学、导航、通信、基础物理学、模拟技术以及计算领域等等。

　　从目前的成果来看，中国在量子通信领域已经走在世界前列;美国则在量子计算上取得重大进展。

　　全球首台可编程量子计算机在问世

　　8月4日，《Nature》封面杂志文章公布了一项量子计算机重大进展：一种小型可编程重新配置的量子计算机问世。

　　这个项目由美国马里兰大学量子信息和计算机科学联合研究所研究员沙塔木·德布纳特及其同事发表。他们制造了一台由五比特的量子信息(量子比特)组成的新 型量子计算机，能执行一系列不同的量子算法，其中一些算法可利用量子效应，一步完成一项数学计算，而传统计算机需要数次运算才能完成这一计算。

　　这项研究是建立在几十年来捕捉并控制离子的工作基础上。研究人员采用标准的方法移动离子，但又引入了全新的控制和衡量方式，包括使用激光移动离子，以及专门开设了检测通道，检测离子的光学性质。

　　首先5个量子比特被储存在5个离子阱中，可通过激光操作(以激光轰击的办法也可控制每个离子的电子态)。在进行量子计算时，首先用一种颜色的激光处理量 子比特，使其达到某种激发态，然后，另一种颜色的激光会打开或者关闭量子逻辑门，最后，原先那种颜色的激光会读取量子比特的新状态。

　　使用激光开合量子逻辑门的好处是，将量子算法转换为一系列不同的激光动作，从而可以从外界改变算法，也即所谓的“可编程”。目前，世界上的其他量子计算结构都无法实现这样的灵活性。根据论文作者的报告，这一系统可以约98%的准确率执行基本运算。

　　澳大利亚悉尼大学教授斯蒂芬·巴特利特在接受《Nature》采访时评论称，问世的这一新装置有望被放大为规模更大的量子计算机。不过，具体如何实现这 一点目前在论文中尚未得到显示，因而下一步，德布纳特团队需要做的是向人们展示如何连接这些模块，并说明这种扩展又增加了怎样的计算效果。加拿大华人网 http://www.sinoca.com/