物理学家开发算法以实现更高效的量子计算

量子计算是社会中最强大的工具之一，具有解决许多经典计算机无法处理的极其复杂问题的潜力。然而，为了实现最强大的量子计算机，需要提高效率。

萨塞克斯大学的量子物理学家正在解决这个效率问题。他们创建了一个新的算法，可以增加目前正在开发的量子计算机中的计算速度。该算法提供了一种新的方法来路由量子计算机中的离子，从而提高计算效率。

该“路由算法”在研究论文《高效的全局连接的陷-ion量子计算机的量子比特路由》中被详细描述，该论文发表在《高级量子技术》杂志上。

该团队由温弗里德·亨辛格教授领导，包括马克·韦伯、史蒂文·哈伯特博士和塞巴斯蒂安·魏德特博士。

亨辛格和韦伯最近推出了自己的公司——通用量子。该公司旨在建造第一个大规模量子计算机，并且多位高级科技投资者已表示兴趣。

路由算法

路由算法通过调节量子计算机中的流量，使得量子比特可以被物理地运输到长距离。这样，量子比特可以与其他量子比特相互作用，数据可以在量子计算机中高效地移动，而不会出现堵塞。

量子计算机的基础方面之一是量子比特，即用于处理信息的基本单位。该团队首先分析了一种“陷-ion”量子计算机，它由带有带电原子的硅微芯片组成。这些带电原子或离子悬浮在微芯片表面上，并用于存储数据。每个离子可以存储一位量子信息。

为了在这种量子计算机上进行计算，离子需要被移动。量子计算机的功率取决于移动的速度和效率。

超导量子计算机与陷-ion量子计算机

量子计算领域中主要使用两种设备：超导量子计算机和陷-ion量子计算机。

超导量子计算机由一些大公司如IBM和谷歌使用，而陷-ion量子计算机由萨塞克斯大学的团队和其他公司使用。

超导量子计算机依赖于静止的量子比特，大多数情况下这些量子比特只能与相邻的量子比特相互作用。为了使不相邻的量子比特之间进行计算，需要通过一系列相邻的量子比特进行通信。

随着信息从一个量子比特移动到下一个量子比特，信息变得越来越容易出错。因此，超导量子计算机被认为具有有限的计算能力。

由于这些限制，该团队选择为陷-ion结构开发了一种新的路由算法。当前的近期量子计算机的计算能力衡量标准是“量子体积”，该团队能够使用该标准来比较他们的模型与超导模型。

该团队发现，他们的陷-ion模型比超导量子比特模型更一致，表现更好，这是因为他们的算法允许量子比特直接与更多的量子比特相互作用。这种方法可以实现更高的预期计算能力。

“我们现在可以预测我们正在构建的量子计算机的计算能力。我们的研究表明，陷-ion设备具有基本优势，而新的路由算法将使我们能够最大限度地提高早期量子计算机的性能，”韦伯说。

亨辛格表示：“的确，这项工作是又一步向建设实用量子计算机迈进，这些计算机可以解决现实世界的问题。”