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标  题: 美实验室量子计算机又获新进展
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年02月16日09:03:48 星期五), 站内信件

      美国能源部洛斯·阿拉莫斯国家实验室科学家最近声称，他们仅利用一滴液体研
制成功目前世界上功能最为强大的7个量子比特量子计算机。据称这是向实用化量子计算
机迈出的又一大步。
　　该实验室的研究成果将使目前量子计算机的运算能力提高近一倍，并为科学家演示
量子计算机高度细微的信息处理过程提供了更强的鲁棒性能。而且，如果研究进展顺利
，不出5年，研究人员就将制造出30个量子比特量子计算机。
　　科学家研究发现，3个量子比特的量子计算机的运算能力大致相当于8比特常规计算
机，7个量子比特的量子计算机相当于128比特常规计算机，而20个量子比特的量子计算
机更达到1兆比特常规计算机的惊人运算能力。
　　洛斯·阿拉莫斯实验室该项目的首席研究员RaymondLaflamme称，如果真能研制成功
30个量子比特的量子计算机，那么它将达到目前世上常规计算机的运算能力的极限。而
实验室的目标是研制32个量子比特的量子计算机。他补充说，此项研究的初衷是为了要
研制出一种全新概念设备能胜任当今常规计算机无法解决的复杂运算问题。但要达到这
一能力，量子计算机可能需要1000个量子比特，故真正实现目标还需要多年的研究努力
。他进一步解释说，例如利用常规计算机就无法仿真超过30个原子的活动，而一台50个
量子比特的量子计算机可以仿真50个原子的运动。利用量子计算机可以仿真一些毫微技
术设备的运行状态，而这是常规计算机几乎难以做到的。
　　3月23日出版的一期美国《自然》科学杂志里刊登了一些科学家进行量子计算机相关
研究的成果。这些成果是在"量子信息科学"计划的推动下取得的。该计划由美国陆军研
究办公室协调组织，由美国陆军、美国国家安全局、美国防高级研究计划局和负责研究
与工程的美国防部副部长办公室等数家机构出资并提供支持的。
　　由于量子计算机巨大的运算能力和运算速度，它将被用于破译密码、仿真量子物理
现象、处理如后勤保障和军事调动等复杂问题。
研究认为，微粒在原子水平能同时处于多种不同的状态。这意味着微粒可能处于常规计
算机中所谓"0"和"1"之间的无数种状态。就量子计算而言，"0"和"1"是指可同时处于多
种状态的光子。光子的状态则由它所处的原子能量级和核自旋方向所决定。
　　洛斯·阿拉莫斯实验室的科学家们利用核磁共振技术由一滴(trans-cratonic)酸液
（该液体分子由6个氢原子和4个碳原子组成）创制出一台7个量子比特计算机。实验中利
用了7个酸液分子，故称之为7个量子比特计算机。
　　分子由原子组成，原子的内核自旋又产生磁极，而量子计算机的机理就是通过改变
内核磁极方向实现"0"和"1"的变换，从而完成运算过程。自旋磁极方向向上代表常规计
算机中的"0"，自旋磁极方向向下代表常规计算机中的"1"。实验中，信息以7个内核磁极
方向的形式加以编码，并通过发射无线电脉冲改变信息，通过终端检测自旋方向读取信
息。
　　科学家们评价说，称这一成就使量子计算机前进了一大步有两个方面的理由。一是
直到目前，用于量子计算的绝大多数是4个量子比特。这次一下增加到7个量子比特是一
大突破，它使研究人员能做一些十分有趣的计算以展现量子计算的优势。二是由于量子
计算机运算性能特别脆弱，所以查错对于量子计算机来说是至关重要的。一旦发现脆弱
的极不稳定的状态，就要及时消灭。利用已经总结出的量子查错准则可以进行查错，但
该准则要求具备7个量子比特才能工作。因此此次实验的成功使科学家们能真正尝试完整
的查错准则。
　　Laflamme还指出，此次实验成果就如同常规计算机技术的飞速发展一样，预示着在
不久的将来，量子计算机将出现空前的突破性进展。

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