研究人員開發(fā)了量子門，該算法有望可以使用在現(xiàn)有硬件設(shè)備上

量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展是全世界科技競賽的主戰(zhàn)場，關(guān)于如何使用量子世界屬性進(jìn)行計(jì)算，有各種概念。其中許多已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)上發(fā)展到經(jīng)典計(jì)算機(jī)上不能再模仿的領(lǐng)域。但這些技術(shù)尚未達(dá)到可用于解決更大計(jì)算問題的地步。因此，研究人員目前正在尋找可以在現(xiàn)有平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用程序。因斯布魯克奧地利科學(xué)院量子光學(xué)和量子信息研究所的Rick van Bijnen說，他們正在尋找可以在現(xiàn)有硬件上計(jì)算的任務(wù)。Van Bijnen和Lechner研究小組團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在提出一種使用中性原子解決優(yōu)化問題的方法。

軟件解決方案

為了在不久的將來為現(xiàn)有量子硬件開發(fā)與科學(xué)和工業(yè)相關(guān)的應(yīng)用，研究人員正在尋找結(jié)構(gòu)上與量子平臺(tái)優(yōu)勢相匹配的特殊算法。

因斯布魯克大學(xué)理論物理系的Wolfgang Lechner解釋說，這種算法和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的共同設(shè)計(jì)使這些系統(tǒng)能夠在沒有糾錯(cuò)的情況下工作，這在今天仍然很難實(shí)現(xiàn)。

物理學(xué)家設(shè)想，他們的優(yōu)化算法將在捕獲并排列在光學(xué)鑷子中的中性原子上實(shí)現(xiàn)。它們可以通過高度興奮的Rydberg狀態(tài)的相互作用進(jìn)行編程。為了避免之前方法的局限性，物理學(xué)家們沒有直接實(shí)現(xiàn)該算法，而是使用所謂的奇偶校驗(yàn)架構(gòu)，這是一種針對組合優(yōu)化問題的可擴(kuò)展和與問題無關(guān)的硬件設(shè)計(jì)，Wolfgang Lechner與Philipp Hauke和Peter Zoller在因斯布魯克共同開發(fā)了這個(gè)項(xiàng)目。

通過這種方式，優(yōu)化算法只需要依賴問題的單量子位操作和與問題無關(guān)的四量子位操作。為這些四量子位操作找到一個(gè)直接和簡單的實(shí)現(xiàn)是因斯布魯克研究人員面臨的最大挑戰(zhàn)。為此，他們設(shè)計(jì)了一個(gè)特殊的量子門。第一位作者克萊門斯·德拉斯卡解釋說，他們直接用實(shí)驗(yàn)語言實(shí)現(xiàn)了該算法。因此，只需優(yōu)化反饋回路中激光脈沖的持續(xù)時(shí)間，就可以在當(dāng)前的量子硬件上實(shí)現(xiàn)該算法。

可任意擴(kuò)展

根據(jù)該概念，可以研究現(xiàn)有量子硬件在解決相關(guān)優(yōu)化問題方面的性能，以了解目前在經(jīng)典超級計(jì)算機(jī)上無法模擬的問題大小。硬件平臺(tái)和軟件解決方案都可以在很大程度上擴(kuò)展，而無需修改，這是新方法的一個(gè)重要優(yōu)勢。

因斯布魯克團(tuán)隊(duì)在《物理評論信》中提出了這些新概念。