新型量子计算机解锁更多计算能力

计算机以二进制信息（0和1）运行而闻名，这使得计算机能够支配今天的世界。当前的量子计算机也被设计为处理二进制信息。

马丁·林鲍尔（Martin Ringbauer）是来自奥地利因斯布鲁克（Innsbruck）的实验物理学家。

“量子计算机的构建块不仅仅是0和1，”林鲍尔说。“将它们限制在二进制系统中，阻止了这些设备发挥出它们的真正潜力。”

使用量子数字的计算

由托马斯·蒙茨（Thomas Monz）在因斯布鲁克大学实验物理系领导的研究团队成功开发了一种新型的量子计算机，可以使用量子数字（qudits）执行任意计算。这一新方法可以使用较少的量子粒子实现更多的计算能力。

该研究发表在《自然物理学》杂志上。

尽管以0和1存储信息的方法并不高效，但它比其他方法简单得多。它也可靠且对错误具有鲁棒性，这使得它成为经典计算机的标准方法已有很长时间了。

量子计算的独特性

然而，当谈到量子计算时，情况开始发生变化。在斯布鲁克的量子计算机将信息存储在单个被困的钙原子中，每个原子自然具有八个不同的状态。只有两个状态被用来存储信息。几乎所有现有的量子计算机都可以访问比它们实际用于计算的更多的量子状态。

物理学家团队创建了一种可以利用原子全部潜力的量子计算机，使用qudits进行计算。与经典方法不同，这种使用更多状态的新方法不会对计算机的可靠性产生负面影响。

“量子系统自然具有不仅仅两个状态，我们证明了我们可以同样好地控制它们，”托马斯·蒙茨说。

需要量子计算机的任务，例如物理、材料科学或化学中的问题，自然以qudit语言表达。如果它们被重写为qubits，它们通常会变得对今天的现有量子计算机来说过于复杂。

“使用超过0和1的东西不仅对于量子计算机来说是自然的，而且对于其应用也是如此，允许我们解锁量子系统的真正潜力，”马丁·林鲍尔说。

如果它们被改写为qubits，它们通常会变得对今天的现有量子计算机来说过于复杂。“与其仅仅使用0和1，使用超过0和1的东西对于量子计算机及其应用来说是非常自然的，这使我们能够解锁量子系统的真正潜力，”马丁·林鲍尔说。