量子纠缠或让“绝热量子计算机”有了实现途径

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  科技日报长沙11月11日电 (记者俞慧友 通讯员曾欢欢)相对经典计算机而言,基于量子力学的量子计算机,越来越成为科学家关注的热点。如何通过量子计算实现量子霸权,也成为理论研究者建模的重点对象。近日,国际物理学期刊《物理学评论快报》上,发表的一篇名为《量子可积条件下的量子退火和热化》的论文,提出一种引入了量子纠缠机制、严格可解的绝热量子计算模型。该模型或为量子霸权的实现,提供一种可能的方案。

  截至目前,量子计算的实现方案有多种,包括量子线路、绝热量子计算、量子随机行走、拓扑量子计算等模型。这些模型使量子计算的研究取得了较大进展。不过,普适的容错量子计算仍超出了现阶段技术能力,阻碍了量子霸权的实现。因此,尽管加拿大D-Wave公司已造出了世界上首台商用量子计算机,但其具体实现方案和物理模型仍有较大争议。如,很多研究者认为该系统的计算过程,并未真正实现量子加速,其结果与经典物理模型所获结果无异。

  湖南大学物理与微电子科学学院教授李福祥,与美国洛斯阿拉莫斯国家实验室教授尼古拉·辛涅特西、韦恩州立大学教授弗拉迪米·尔切尔尼亚克共同合作完成的这一研究,则提出了一种新的绝热量子计算模型。该模型引入了“量子纠缠态”,通过采用一个满足量子可积条件的新模型,证明了在绝热量子计算中,当把初始状态制备成量子纠缠态时,可在保持一定出错率的情况下,大幅提高量子计算速度。这一结论为绝热量子计算机的制造提供了理论依据,也为新方案的实验设计提供了思路和方向。

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