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0楼  发表于: 2024-03-30 17:04

研究人员演示“量子游走”:算法远超传统计算机

  布里斯托大学和西澳大利亚大学的研究员演示了“原始版”量子物理学的实用功能,使用了一种叫做“量子游走”的算法。
  布里斯托大学和西澳大利亚大学的研究员演示了“原始版”量子物理学的实用功能,使用了一种叫做“量子游走”的算法。演示中,一个大小为2量子比特的光子量子处理器,在这种算法上可以超越传统计算机,无需使用更加复杂的量子计算机,例如IBM的5量子比特大的云端量子处理器。
  尘埃颗粒(图中圆点)的布朗运动模拟,尘埃颗粒与许多更小的颗粒(空气分子)碰撞,小颗粒朝着各种随机方向以不同速度运动着。(图片来源:Lookang et al. /CC)
  “量子游走”是“随机游走”模型的量子机械版本,我们在普通物理学中所知的布朗运动(例如空气中灰尘颗粒的随机运动,就是一种布朗运动)也是一种随机游走模型。研究员们在一项原理论证模型中,在循环图上创建了“连续时间量子游走”计算。
  在一个示例循环图上的量子游走分布概率。对于传统计算机来说,建立这种概率分布的样本是很难的。但是对于量子计算机来说就很简单,即便是原始版本的量子计算机。图片来源:布里斯托大学。
  Jonathan Matthews博士是布里斯托大学物理系和量子光子学中心的EPSRC早期职业研究员,他在《自然通讯》期刊的一篇公开文章中解释道:“我们的研究有了一个很激动人心的结果,我们可能找到了一个新的量子游走物理学的例子,可以通过一台原始版本的量子计算机进行观察,这用传统计算机是无法做到的。这些特征是因为有了量子计算机才为我们所知,具有很多实践应用,也许可以用来帮助设计更复杂的量子计算机。”
  根据索尔兹伯里大学学生Shealyn Tucker的论文,循环图就是图表上的顶点都联系到同一组相关顶点上。以下就是论文中一个循环图的应用例子:
  循环图的应用例子,在杂货店中商品的摆放方式应该基于顾客的购买方式,进行最优化。图片来源:索尔兹伯里大学。