【玻色子取樣' 提供量子計算的快捷方式】

明道

【玻色子取樣' 提供量子計算的快捷方式】

 

四個光子投入工作中玻色子取樣機

完全成熟的量子電腦仍然可能幾十年關閉，在世界各地的物理學家的幾個組發現利用量子力學的處理能力的另一種方法。

他們建立了一個相對簡單的光子設備進行一個特定的計算，是很難使用古典電腦執行和，他們說，可能在未來 10 年內證明量子基礎設備的更大固有速度。

量子電腦處理量子比特 — — 或量子比特 — — 可以在同一時間在兩個國家存在。

這可能，原則上，導致與古典設備相比一個量子電腦的處理速度成倍地增加。

可以使用這種量子處理，除其他外，要迅速進入其制憲 factorize 大量素數，所以破解的密碼的是，在實踐中，堅不可破的使用傳統電腦。

然而，對於那些試圖開發量子電腦仍然是很多技術上的挑戰，今天量子電腦能做的最好的是 15 和 21 等因素小數位。

一些物理學家相信稱為"玻色子取樣"機中間量子電腦可以提供實現量子計算的更快的速度的快捷方式。

這並不涉及什麼被稱為通用量子電腦，但相反進行一個固定的任務。

該設備由組成網路的分束器轉換為光子到達在並行輸入埠數目成離開第二集通過若干平行產出的一套。

它的任務是工作出某些輸入的配置將會導致某些輸出的概率。

玻色屬性

2011 年斯科特 · 阿倫森和麻省理工學院的亞曆克斯薄一波表明，計算概率指數更難於使用經典的電腦作為輸入光子的數量和輸入和輸出埠的數量會增加。

困難是因為光子，屬於一類的基本的粒子稱為玻色子，其中任意數量的不尋常表現可以佔據某一給定的量子狀態。

當兩個光子到達一個分束器在相同的時間時，他們將始終遵循相同的路徑之後 — — 去左或右 — —這是很難經典模型的行為。

麻省理工學院研究人員發現事實上預測機器的輸出需要的一系列的"常任"— — 與特定矩陣，類似于決定因素但哪些是很難工作相關聯的單個數位計算。

在英國的牛津大學的伊恩 · 沃姆斯利說：不必出這些常任意味著，即使是最好的桌上型電腦的工作將很難得到以上約 30 光子。

但玻色子取樣機相反是一種類比電腦的使用玻色子本身的物理性能來出答案的工作。

四組獨立的研究者們現在已經備份了阿倫森的理論與實驗結果的工作。

其中一個由沃姆斯利帶領和包括來自牛津大學和南安普敦大學的研究人員。

另一個是一位澳大利亞/美國集團率領的澳大利亞昆士蘭大學，其中包括阿倫森黃宏發白。

同時這些群體的取得了他們的成果發表在科學，而其他兩個群體 — — 設在奧地利或德國和義大利/巴西 — 推出了他們在arXiv預印本伺服器上的結果。

基於自訂的緊湊型光學晶片或商業光子學與五個或六個的投入和產出的類似實驗儀器或使用所有組。

注射光子

測試涉及具體個人投入最多三個光子或如果牛津組，四注入，然後註冊產出光子出現了。

一遍又一遍重複這一過程，研究者們能夠出什麼分數的特定的輸出配置出現的時間，因此這些配置會發生的概率。

將這些結果與發生概率比較各組使用矩陣常任計算，發現實驗和理論有時是在非常好的協定，一旦理論已得到糾正到帳戶為實驗誤差所產生的光子，有時候是不難區分 (，他們必須） 和輸入，系統對形式而不是分別。

在收集資料的有限時間也有限結果的準確性。

沃姆斯利說："底線是我們都建玻色子採樣機，他們的工作和錯誤不是致命的"。

方向是明確

能夠考慮這些錯誤表明設備可以進行縮放到哪裡他們超越經典的電腦，點根據沃姆斯利。

目的，他解釋說，是為了處理大約 30 光子，改進技術，通常被認為是關於當今古典桌上型電腦，然後上朝著 100，會把玻色子取樣器放在自己的聯賽中的限制。

要做你需要確保光子是所有完全相同，它們在相同的時間，到達分束器和探測器效率允許你來樣足夠多的資料，他說。

在克服所有這些東西都有挑戰和那將意味著大量的工作，但我認為我們需要採取的方向是明確"。

白同意。

我認為在十年內能讓我們那裡，他說。

事實上，沃姆斯利認為玻色子採樣機可能不只是測試練習"的通用量子電腦他們可能，事實上，用於計算額外的、 有用的演算法 — — 雖然他指出沒有這種演算法尚未發現。

然而，鐘泰拉夫拉姆的滑鐵盧大學在加拿大是多一點謹慎。

他說他讀到的最新結果"熱情"地認為那玻色子採樣"教學我們關於量子資訊處理 — — 我們可能不需要一個充分運作量子電腦有一個有趣的速度從量子力學中重要的東西。

但他也不確定當前的設備真的可以縮放。

它是我不清楚當試圖到達 20 或 30 光子實驗結果不將淹沒的不完善之處，他說。

但另一方面我不能證明不了，這是實驗所面臨的挑戰。

關於作者

愛德溫 · 卡特是一個設在羅馬的科學作家

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2013/jan/08/boson-sampling-offers-shortcut-to-quantum-computing