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量子計算正在加速發(fā)展，最終將成為一種戰(zhàn)略資產(chǎn)。

然而，研發(fā)量子計算機仍然面臨著很多挑戰(zhàn)。盡管當前的量子計算機已能快速解決大多數(shù)問題，但多種因素（如溫度、聲波、振動、光、不可見的量子糾纏甚至背景輻射等）導(dǎo)致量子計算機含噪聲。所以，除了光量子計算機以外，大多數(shù)其它類型的量子計算機都被封閉在真空腔體中，并置于接近絕對零度的超低溫環(huán)境里。

除此之外，不同于經(jīng)典比特1或0的兩種確定狀態(tài)，量子比特以疊加態(tài)的狀態(tài)并行存在，量子計算機也由此具備了迅速處理復(fù)雜問題的優(yōu)勢。然而其在編碼信息時仍采用二進制計算模式，這是因為盡管二進制信息編碼并不是最有效的計算方式，但它是最簡單、最可靠，具有魯棒性。

在提高量子計算的準確性方面, 研究人員們不斷改進處理解決方案。例如，將量子計算機與傳統(tǒng)超級計算機結(jié)合起來，通過超級計算機幫助消除噪聲來加快量子計算機得到有效解決方案的時間；或者使用人工智能工具來消除大部分明顯的噪聲。在今年年初，計算機科學(xué)家提出，通過開發(fā)更好的軟件，用戶可避免噪聲影響直接通過量子計算機解決問題。

總得來說，大多數(shù)的量子噪聲問題的解決方案都是在事后處理問題?，F(xiàn)在，因斯布魯克大學(xué)聯(lián)合團隊又給出了一種基于離子阱量子處理器的方法，旨在消除量子計算對二進制計算模式的依賴以及噪聲。該研究論文已發(fā)表在《Nature Physics》（自然物理學(xué)）期刊上。

他們在論文中指出，通過在希爾伯特空間的高維區(qū)域中運行，量子計算機將提高準確性，并在本質(zhì)上從二進制計算結(jié)構(gòu)中完全解放出來。具體來說，基于局部希爾伯特空間維度高達7的離子阱量子處理器，他們使用qudit而不是qubit來執(zhí)行任意計算，從而以更少的量子比特釋放更多的計算能力。

該作者Martin Ringbauer表示：“量子系統(tǒng)不止有兩種狀態(tài)，實驗證明我們可以很好地控制它們。并且qudit語言在物理、化學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域可以很好地表達任務(wù)問題。對于量子計算機及其應(yīng)用來說，我們的方法將能釋放出量子系統(tǒng)的真正潛力?！?/p>

原文鏈接：
https://gcn.com/emerging-tech/2022/07/new-quantum-hardware-could-allow-computers-process-information-more-naturally/374929/

文：John Breeden II編譯：卉可編輯：慕一
注：本文編譯自“GCN”，不代表量子前哨觀點。