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量子運算大躍進

譯者/戴凡惟    

兩顆粒子表現出量子自旋;量子電腦利用的就是這種特性。
我們都經歷過這樣的狀況:本來全神貫注地在電腦上做事,處理器卻毫無徵兆地戛然而止,你只能失望地瞪著螢幕上轉個不停的圓圈⋯⋯。事實上,現行的兩光筆電可能有點過時了。加拿大西門菲沙大學的研究人員在室溫下成功地將量子資訊儲存了三十九分鐘,打破兩秒鐘的舊紀錄。西門菲沙大學的麥克‧西瓦教授(Mike Thewalt)解釋說,這項成果讓我們往量子運算的終極目標又邁進一步。

「這會劇烈衝擊到資訊安全、密碼破解,以及加密資訊的儲存與傳遞。它能解決一般電腦所無法解決的問題,還有可能更深刻了解分子間的作用方式,進而促成新藥的研發。」西瓦教授說。

量子電腦利用的是次原子粒子的特性:「自旋」。如果把原子核放在磁場中,它會像微小的磁棒那樣反應,我們可以控制原子自旋的方向朝上或朝下,自旋向上代表0,向下代表1,相當於我們所熟悉的「位元」。不過量子電腦處理的是「量子位元」(qubit),它們可以處於「疊加」狀態,同時代表1和0。這就是為什麼量子電腦會這麼快─它可以同時進行許多運算。

直到目前為止,量子系統除非先冷卻到極低的溫度,否則無法可靠地儲存資料。因此,參與這項研究計畫的英國牛津大學史蒂芬妮‧西蒙斯(Stephanie Simmons)說,在室溫下儲存量子資訊長達三十九分鐘是很了不起的突破。

「三十九分鐘看起來或許不算久,不過理論上這意謂著,在疊加狀態衰退1%之前,已經足以進行兩千萬次以上的運算。」她解釋。

然而,在量子電腦進到你家之前,還有漫長的路要走。這個實驗裡一百億個磷離子的自旋都處於相同的量子狀態。如果要拿來計算,量子位元得處於不同狀態才行。

「對於任何想建造量子電腦的人來說,這種強固又持久的量子位元應該會非常有用。最後還需要克服的大挑戰,是控制這些量子位元彼此交談。」西蒙斯說。


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