月度归档:2015年03月

谷歌研究人员取得量子计算领域重要突破

谷歌研究人员取得量子计算领域重要突破
3 月 5 日消息,据《连线》网站报道,计算机的性能已经强大到足以破解我们现在用以保护全世界数据的加密技术,而量子计算带来新的加密希望。但实现这种希望意味着要解决一个棘手的悖论以及其他问题。任何电脑的基本操作是检查错误,但按照量子计算的逻辑,检查本事就可能带来错误。

谷歌研究人员取得量子计算领域重要突破

谷歌的研究人员一直在努力解决这个问题,现在他们认为已经取得一些进步。上图显示的是谷歌团队制作的在蓝宝石晶片上的一小片铝膜。在芯片中间的 9 个微型消防管嘴一样的设备用于容纳量子位(qubit)——是量子计算对传统处理器的 0 和 1 状态的更为复杂详尽的描述。研究人员称,他们设计了一种诡秘的方法,让一些量子在不带来自身新的错误情况下,检查临近量子的错误。

此问题的核心是一种被称为位翻转的现象,当某种干扰——例如宇宙射线——出现,会导致存储在内存里的量子“状态变换”——从 0 变成 1 或相反。在 PC 或服务器上,纠正错误相对容易,你只要测量芯片上所有位元就能检查到翻转。但在量子世界里这种方法不起作用,因为数据不是只有 0 和 1 两种状态。如果你直接测量量子位,你就改变了其状态。所有类型的干扰可轻易改变电脑中量子位的脆弱状态。

因此,谷歌量子电子工程师和开发此芯片团队的成员奥斯汀·富勒(Austin Fowler)表示,在现实世界里量子计算要求大量的错误纠正,“开发实用的量子计算机,这是绝对无法避免的问题”。富勒和他的团队在今天出版的《自然》杂志上刊登了他们的研究成果。

为了完成错误纠正,研究人员将 5 个存储了数据的量子——称为数据量子——与要测量的另外 4 个量子靠在一起。谷歌另一位工程师朱利安·凯里(Julian Kelly)称,这些量子以隐身的方式检查邻居,获得“足够信息”检查是否有错误,但不会搞乱系统的量子行为。尽管研究人员获得部分成功,但谷歌的硬件相比 PC 依然非常差。谷歌编写的代码只能将位翻转错误减少约1%。

如果量子计算机开发成功,运算性能将远超传统计算机,因此也可有更多资源纠正错误。与很多在开发实用量子计算机上取得的其他进步一样,这项工作也是重要的一步,虽然不是很大的进步。直到现在,错误纠正在量子计算中的作用一直存在争议。例如谷歌和 NASA 试验的D-Wave 量子计算机就没有加入错误纠正。

凯里称:“一直有一些人认为,量子错误纠正不可能实现,量子计算就是没用。”对量子计算依然有人怀疑,但对乐观的人来说,这是一次进步。(木秀林)