多年來,量子電腦都只是個概念。本月發表在《科學》期刊上的論文稱,研究者們終於設計了一個量子電路,首次證明瞭量子電腦可以完成傳統電腦不可能完成的任務。

傳統電腦遵循的是經典物理理論,依賴於最基礎0和1的二進制數據來進行數學運算。然而量子電腦按照量子理論,具有同時為0和1的疊加狀態。這讓量子電腦能一次對多個數值進行運算,而傳統電腦必須順序進行這些運算。

慕尼黑技術大學(TUM)複雜性理論學家、這份論文的主要作者Robert Konig與同事們設計了一種簡單的量子電路。這種電路僅在每個量子比特上執行固定數量的運算——稱為有固定「深度」的電路。多個這樣的電路並行工作,結合量子系統的非定域性(一個系統內的變化,會瞬間導致另一個系統的變化,由此多個並行系統又相當於一個整體的系統),能夠解決傳統電腦無法解決的複雜的代數問題。

利用量子疊加態和非定域性特性,大型量子電腦可以實現一些特定的算法和運算。比如Shor算法,能快速完成素數分解,最終將能解密目前最新式的加密算法。

Konig說,這項研究是量子電腦領域的一個里程碑。這種簡單的電路是近期的未來,實驗性量子算法變為現實的候選方案之一。◇