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谷歌发布全球首个72量子比特计算机,实现量子霸权,我们国家那?

2023-04-28 15:43阅读:
常规的电子计算机利用电子器件或者开关线路实现导通和截止两个功能,将其中的一个,比如导通定义为1,截止定义为0,这就是两个比特。利用二进制代数就可以用0和1两个比特表示任何的数字,或者非数字进行数字化后的结果。如果我们能够找到其它的物理过程,这个过程表现出不止两个不同,比如3个,我们就能利用这3个不同成为3个比特,利用3进制完成数字和非数字的表达,这样表达的字符串就会短得多,电脑运转就会快得多。量子计算机为什么比常规电子计算机计算速度快得多,这与比特数多有很大关系。量子计算机比特数多是由量子纠缠方式的多样性决定的。
我们以中国科技大学潘建伟教授的研究为例。首先我们选择光的偏振做为满足纠缠的条件。满足电磁振动方向给定的夹角的两个光子就定义它们纠缠。这就淘汰了大量不满足条件的光子 ,使满足条件变得困难。对于这个纠缠就有了4种可能,1)两个光子都没穿过偏振片;2)这个光子穿过了偏振片,另一个没穿过;3)另一个光子穿过了偏振片,这个没穿过;4)两个都穿过了偏振片,满足规定的夹角。这4种情况就对应了4个比特。接着,人们让满足第一个纠缠条件的光子再进行第二个纠缠条件的检验。潘建伟小组选择了“光子径迹的纠缠“。光子先后进行两次纠缠的过程后通过和不通过的原因就有多种,仔细分析会发现有8种通过与不通过的原因,总数就有8种可能,因此就有了8个比特。接着,小组又让通过了前两个纠缠条件的光子再通过第三个纠缠条件,潘建伟小组选择了“轨道角动量”为纠缠条件。这三种纠缠条件的共用就导致了光子从开始照射第一关,到最后成功完成第三关,通过与不通过的原因就有了18种可能,也就是有18个比特可以利用。我国目前只能做到了18比特。难道找不到满足其他物理条件的纠缠了吗?再找到一个,让光束闯4关就是32比特。关键在于必须有方法和仪器设备进行测量,纠缠条件可以设计一些,但是没有方法进行测量,没有相应的信号输出也就无法应用。美国谷歌公司为什么实现了72比特那?
美国的量子计算机采用电子的纠缠进行,我国采用的是光子的纠缠完成,设计电子的纠缠条件较容易,也较容易测量,所以谷歌公司完成了电子闯6关的纠缠测量,比特数就是72个。量子经历多次纠缠测量的比特数和关卡数有简单的计算方法,就是比特数等于2倍的关卡数的平方(只通过一关不适用)。例如过
2关的比特数为2乘以关数2的平方,就是2乘以4,等于8。过三关的比特数是2乘以3的平方,就是18。美国的电子纠缠实验过了6关,相应的比特数就是2乘以6的平方,就是72。
利用电子比特的量子计算机需要工作在特高真空,超低温的环境下,就需要液氦制冷机和高真空设备,建造和使用成本很高;使用光子纠缠的量子计算机虽然比特数小,但是可以在室温,大气条件下工作,因此成本低,操作方便。两种不同类型的量子计算机都需要研究和探索,因此不能简单地认为比特低就落后。

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