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麻省理工学院(MIT)和奥地利因斯布鲁克大学的一组科学家周五宣布,他们已经建造了世界上第一台可扩展的量子计算机,为创建具有大量“量子比特”的设备铺平了道路

- 比特的量子计算等价物

在“科学”杂志上发表的一篇论文中描述的该装置利用五个量子位,每个量子位由一个原子表示

通过将原子保持在“离子阱”中来保持整个系统的稳定性 - 通过从每个原子中去除电子而产生

每个原子用电场固定

“就这样,我们确切知道原子在太空中的确切位置,”共同作者,麻省理工学院物理学教授,电子工程和计算机科学教授Isaac Chuang在一份声明中说

“然后我们用另一个距离几微米远的原子做到这一点 - [距离]大约是人类头发宽度的100倍

通过将多个这些原子组合在一起,它们仍然可以相互作用,因为它们是带电的

这种互动让我们可以执行逻辑门

...无论我们制造多大的系统,我们所执行的大门都可以处理这些原子中的任何一种

“能够比传统计算机快许多个数量级执行操作的量子计算机的开发一直是计算机科学家和物理学家自从这个想法于20世纪80年代初首次浮出水面以来

然而,鉴于量子比特固有的不稳定性,目标仍然遥不可及

量子计算机利用这些量子比特所具有的两个基本属性 - 叠加和纠缠

与传统位不同,传统位可以存在于两个状态0和1之一中,量子位可以叠加存在,允许它们同时具有两种状态

这种量子比特的叠加,加上量子纠缠 - 它们在物理上是分开的,但就好像它们是连在一起的 - 这使得量子计算机比传统计算机具有显着的优势

最新研究中描述的装置在众所周知的困难“因子分解问题”上进行了测试,其中涉及计算数字的素因子

此问题是加密方案(如RSA)的基础,用于保护信用卡,国家机密和其他机密数据

它依赖于这样的事实,即使并行运行的数百台经典计算机也需要很长时间才能计算出大量的因素

虽然概念验证仅适用于15号,但研究人员表示,他们的量子计算是实现Shor算法的量子算法的“第一个可扩展实现”,这是1994年由应用数学教授Peter Shor设计的量子算法

麻省理工学院

五原子量子计算机有可能破解传统加密方案的安全性,这些加密方案依赖于因子作为一个难以解决的问题

“在未来的几代人中,我们预见它可以直接扩展,一旦设备可以捕获更多的原子,更多的激光束可以控制脉冲,”Chuang在声明中说

“它可能仍然需要花费大量资金才能建造 - 你不会很快建造量子计算机并将它放在你的桌面上 - 但现在它更多的是工程努力,而不是一个基本的物理问题

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