本報訊據英國《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站15日報道，世界首臺通用編程量子計算機近日于美國面世，其可在進(jìn)一步改進(jìn)后應用于密碼破譯等方面。相關(guān)論文發(fā)表在《自然·物理學(xué)》雜志上。
　　這一量子計算機由美國國家標準技術(shù)研究院研制，可處理兩個(gè)量子比特的數據。較之傳統計算機中的“0”和“1”比特，量子比特能存儲更多的信息，因而量子計算機的性能將大大超越傳統計算機。

　　研究人員大衛·漢尼克表示，通用編程量子計算機采用了量子邏輯門(mén)技術(shù)來(lái)處理數據。制造量子邏輯門(mén)需設計一系列激光脈沖，以操縱鈹離子進(jìn)行數據處理，再由另一個(gè)激光脈沖讀取計算結果。一個(gè)簡(jiǎn)單的單量子比特門(mén)，可從0轉換成1，也可從1轉換成0。但與傳統計算機的物理邏輯門(mén)不同的是，這臺設備的量子邏輯門(mén)均已編碼成激光脈沖。當激光脈沖量子門(mén)對量子比特實(shí)行簡(jiǎn)單邏輯操作時(shí)，鈹離子便會(huì )開(kāi)始旋轉，實(shí)現對量子比特的存儲。

　　這臺量子計算機的核心部件是具金色圖樣的鋁晶片，內含直徑約為200微米的電磁圈?？茖W(xué)家將兩個(gè)鎂離子和兩個(gè)鈹離子置于電磁圈中，鎂離子可起到“穩定劑”的作用，消除離子鏈的不必要振動(dòng)，保持計算機的穩定性。

　　由于兩個(gè)量子比特的操作具有多種可能，研究小組隨機選取了160種操作方式進(jìn)行了演示，以驗證處理器的通用性。每次操作都用31個(gè)不同的量子門(mén)擊打量子比特，將其編碼成激光脈沖。這其中大部分為單量子比特門(mén)，脈沖只需要與單一離子進(jìn)行相互作用。少數的雙量子比特門(mén)則需要與兩個(gè)離子同時(shí)發(fā)生交互作用。而通過(guò)對電磁圈旁黃金電極上的電荷進(jìn)行控制，研究人員能有效增加所需的離子數量。

　　不過(guò)，這一量子計算機仍存在著(zhù)相當的問(wèn)題。例如，盡管每個(gè)量子門(mén)的準確率都在90%以上，而當綜合使用時(shí)計算機的整體準確率卻下降到 79%。這主要是由于激光脈沖的強度不同所造成的，漢內克解釋說(shuō)：“脈沖的波動(dòng)性可造成這種誤差，而光線(xiàn)的散射和反射等，也可能是原因?！?/p>

　　研究小組表示，通過(guò)提升激光的穩定性和減少光學(xué)設備的誤差，可有效提高芯片的運行準確率。在準確率提升至99.99%時(shí)，該芯片才能作為量子處理器的主要部件，最終實(shí)現通用編程量子計算機的實(shí)際應用。（