本報訊據(jù)英國《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站15日報道，世界首臺通用編程量子計算機近日于美國面世，其可在進一步改進后應(yīng)用于密碼破譯等方面。相關(guān)論文發(fā)表在《自然·物理學(xué)》雜志上。
　　這一量子計算機由美國國家標準技術(shù)研究院研制，可處理兩個量子比特的數(shù)據(jù)。較之傳統(tǒng)計算機中的“0”和“1”比特，量子比特能存儲更多的信息，因而量子計算機的性能將大大超越傳統(tǒng)計算機。

　　研究人員大衛(wèi)·漢尼克表示，通用編程量子計算機采用了量子邏輯門技術(shù)來處理數(shù)據(jù)。制造量子邏輯門需設(shè)計一系列激光脈沖，以操縱鈹離子進行數(shù)據(jù)處理，再由另一個激光脈沖讀取計算結(jié)果。一個簡單的單量子比特門，可從0轉(zhuǎn)換成1，也可從1轉(zhuǎn)換成0。但與傳統(tǒng)計算機的物理邏輯門不同的是，這臺設(shè)備的量子邏輯門均已編碼成激光脈沖。當(dāng)激光脈沖量子門對量子比特實行簡單邏輯操作時，鈹離子便會開始旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對量子比特的存儲。

　　這臺量子計算機的核心部件是具金色圖樣的鋁晶片，內(nèi)含直徑約為200微米的電磁圈。科學(xué)家將兩個鎂離子和兩個鈹離子置于電磁圈中，鎂離子可起到“穩(wěn)定劑”的作用，消除離子鏈的不必要振動，保持計算機的穩(wěn)定性。

　　由于兩個量子比特的操作具有多種可能，研究小組隨機選取了160種操作方式進行了演示，以驗證處理器的通用性。每次操作都用31個不同的量子門擊打量子比特，將其編碼成激光脈沖。這其中大部分為單量子比特門，脈沖只需要與單一離子進行相互作用。少數(shù)的雙量子比特門則需要與兩個離子同時發(fā)生交互作用。而通過對電磁圈旁黃金電極上的電荷進行控制，研究人員能有效增加所需的離子數(shù)量。

　　不過，這一量子計算機仍存在著相當(dāng)?shù)膯栴}。例如，盡管每個量子門的準確率都在90%以上，而當(dāng)綜合使用時計算機的整體準確率卻下降到 79%。這主要是由于激光脈沖的強度不同所造成的，漢內(nèi)克解釋說：“脈沖的波動性可造成這種誤差，而光線的散射和反射等，也可能是原因。”

　　研究小組表示，通過提升激光的穩(wěn)定性和減少光學(xué)設(shè)備的誤差，可有效提高芯片的運行準確率。在準確率提升至99.99%時，該芯片才能作為量子處理器的主要部件，最終實現(xiàn)通用編程量子計算機的實際應(yīng)用。（