量子糾纏或讓“絕熱量子計(jì)算機(jī)”有了實(shí)現(xiàn)途徑

相對(duì)經(jīng)典計(jì)算機(jī)而言，基于量子力學(xué)的量子計(jì)算機(jī)，越來(lái)越成為科學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)。如何通過(guò)量子計(jì)算實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)，也成為理論研究者建模的重點(diǎn)對(duì)象。近日，國(guó)際物理學(xué)期刊《物理學(xué)評(píng)論快報(bào)》上，發(fā)表的一篇名為《量子可積條件下的量子退火和熱化》的論文，提出一種引入了量子糾纏機(jī)制、嚴(yán)格可解的絕熱量子計(jì)算模型。該模型或?yàn)榱孔影詸?quán)的實(shí)現(xiàn)，提供一種可能的方案。

截至目前，量子計(jì)算的實(shí)現(xiàn)方案有多種，包括量子線路、絕熱量子計(jì)算、量子隨機(jī)行走、拓?fù)淞孔佑?jì)算等模型。這些模型使量子計(jì)算的研究取得了較大進(jìn)展。不過(guò)，普適的容錯(cuò)量子計(jì)算仍超出了現(xiàn)階段技術(shù)能力，阻礙了量子霸權(quán)的實(shí)現(xiàn)。因此，盡管加拿大D-Wave公司已造出了世界上首臺(tái)商用量子計(jì)算機(jī)，但其具體實(shí)現(xiàn)方案和物理模型仍有較大爭(zhēng)議。如，很多研究者認(rèn)為該系統(tǒng)的計(jì)算過(guò)程，并未真正實(shí)現(xiàn)量子加速，其結(jié)果與經(jīng)典物理模型所獲結(jié)果無(wú)異。

湖南大學(xué)物理與微電子科學(xué)學(xué)院教授李福祥，與美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室教授尼古拉·辛涅特西、韋恩州立大學(xué)教授弗拉迪米·爾切爾尼亞克共同合作完成的這一研究，則提出了一種新的絕熱量子計(jì)算模型。該模型引入了“量子糾纏態(tài)”，通過(guò)采用一個(gè)滿足量子可積條件的新模型，證明了在絕熱量子計(jì)算中，當(dāng)把初始狀態(tài)制備成量子糾纏態(tài)時(shí)，可在保持一定出錯(cuò)率的情況下，大幅提高量子計(jì)算速度。這一結(jié)論為絕熱量子計(jì)算機(jī)的制造提供了理論依據(jù)，也為新方案的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供了思路和方向。（俞慧友 曾歡歡）