该系统被设计成可以添加更多的原子和激光器来构建更大更快的量子计算机,能够考虑大得多的数字
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研究人员报告说,他们已经设计和建造了一个由离子阱中的五个原子组成的量子计算机。计算机使用激光脉冲对每个原子执行肖尔算法,以正确地考虑数字15。该系统被设计成可以添加更多的原子和激光器来构建更大更快的量子计算机,能够考虑更大的数字。

主要的因素是什么,或乘数,15号吗?大多数小学生通过记忆知道答案——3和5。人数较多,比如91,可以拿些笔和纸。一个更大的数字,用232个数字表示,科学家可以(并且已经)用两年的时间来计算,使用数百台并行操作的经典计算机。

因为对大数进行保理非常困难,这个“保理问题”是许多用于保护信用卡的加密方案的基础,188betsport国家机密,以及其他机密数据。人们认为单台量子计算机可以很容易地解决这个问题,通过使用数百个原子,基本上平行,快速计算巨大的数字。

量子算法计算大量素因子的效率远远高于经典计算机。


1994,Peter Shor麻省理工学院应用数学的莫尔斯教授,提出了一种计算大量素因子的量子算法,远比经典计算机更有效率。然而,该算法的成功依赖于具有大量量子位的计算机。而其他人则试图在各种量子系统中实现肖尔算法,除了几个量子位之外,没有人能够做到这一点,以可扩展的方式。

现在,在今天发表在《科学》杂志上的一篇论文中,麻省理工学院和奥地利因斯布鲁克大学的研究人员报告说,他们已经设计并构建了一个由离子阱中的五个原子组成的量子计算机。计算机使用激光脉冲对每个原子执行肖尔算法,以正确地考虑数字15。

该系统被设计成可以添加更多的原子和激光器来构建更大更快的量子计算机,能够考虑更大的数字。结果,他们说,表示Shor算法的第一个可伸缩实现。

“我们证明了Shor算法,迄今已知的最复杂的量子算法,在某种程度上是可实现的,对,你要做的就是去实验室,应用更多的技术,你应该能够制造更大的量子计算机,“艾萨克·庄说,麻省理工学院物理学教授和电子工程与计算机科学教授。

“它可能仍然要花费大量的钱来建造——你不会很快建造一台量子计算机并把它放在你的桌面上——但是现在它更多的是工程上的努力,不是基本的物理问题。”“

穿越量子森林


在经典计算中,数字用0或1表示,并且根据算法的“指令”进行计算,操作这些0和1以将输入转换为输出。相反,量子计算依赖于原子尺度单位,或者“量子比特”,它可以同时是0和1——一种称为叠加的状态。在这种状态下,单个量子位基本上可以并行执行两个独立的计算流,使计算比经典计算机高效得多。

2001,Chuang量子计算领域的先驱,设计了一个基于一个分子的量子计算机,该分子可以保持叠加,并用核磁共振操纵,以因子15的数目。结果,发表在《自然》杂志上,给出了Shor算法的首次实验实现。但是系统无法扩展;随着原子数量的增加,系统控制变得更加困难。

“一旦你有太多的原子,它就像一个大森林,很难控制一个原子与另一个原子,“Chuang说。“困难的是在一个足够孤立的系统中实现[算法],使得它能够保持量子力学足够长的时间,从而您实际上有机会完成整个算法。”“

“可直接扩展”


庄和他的同事们现在想出了一个新办法,用于有效分解数字的可伸缩量子系统。虽然通常需要大约12个量子位来计算数字15,他们找到了一种将系统减少到5个量子位的方法,每个原子由一个原子表示。每个原子可以同时保持在两个不同能态的叠加中。

研究人员使用激光脉冲来执行“逻辑门”,或肖尔算法的组成部分,在五个原子中的四个原子上。然后存储结果,转发,提取,通过第五个原子再循环,从而并行地执行Shor算法,具有比通常需要的更少的量子位。

该小组能够通过将原子保持在离子阱中来保持量子系统的稳定,它们从每个原子中取出一个电子,从而充电。然后用电场把每个原子固定在适当的位置。

“那样,我们确切地知道原子在太空中的位置,“Chuang说。“然后我们用另一个原子,几微米之外,大约是人类头发宽度的100倍。通过把许多原子放在一起,他们仍然可以互相影响,因为他们被指控了。这种交互让我们执行逻辑门,这允许我们实现Shor分解算法的原语。我们实施的门可以作用于任何这类原子,不管我们的系统有多大。”“

庄的团队首先在原理上完成了量子设计。随后,因斯布鲁克大学的同事们根据他的方法建立了一个实验装置。他们指示量子系统将数字15作为因子,这是能够有意义地证明肖尔算法的最小数字。事先不知道答案,系统返回正确的因素,信心超过99%。

“在后代,我们预见到它是可直接扩展的,一旦该装置可以捕获更多的原子并且更多的激光束可以控制脉冲,“Chuang说。“我们看不出有什么物理原因不能说明这一点。”“

所有这些最终对未来的加密方案意味着什么?188betsport?

“好,有一点是,如果你是一个民族国家,您可能不想使用依赖于因式分解的加密来公开存储您的秘密,因为这是一个难以逆转的问题,“Chuang说。“因为当这些量子计算机开始出现时,你可以回去解密那些旧秘密。”“

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