傳統電腦信息傳播的速度上限是光速,量子電腦領域信息傳播的速度也存在上限。研究人員目前認為,量子設備之間信息傳輸的上限,根據量子設備建構方式的不同也不相同,而不是一個統一的上限。

7月21日發表於《物理評論X》(Physical Review X)的一份研究稱發明了一種傳輸協議,已經能夠達到其中一種量子設備的理論上限。

上世紀70年代,兩位數學家利布(Elliott Lieb)和羅賓遜(Derek William Robinson)合作的研究最早提出了量子系統之間信息傳輸速度的上限。這個理論值被稱為利布-羅賓遜極限(Lieb-Robinson bounds)。至今多年來,科學家發現對於一些任務來說,現在最好的算法也達不到這個上限值。

Phys.org網站介紹說,「就像還沒有哪個廠商造出了一部開足馬力能達到高速路限速上限的汽車」。這份由馬利蘭大學聯合量子研究所(Joint Quantum Institute)戈爾什科夫(Alexey Gorshkov)引領的研究報告說,他們發明的一套量子協議,對於完成一些特定的量子任務來說,已經能夠達到理論上限的速度。

研究稱,適用這種新協議的量子設備「以量子比特為基礎模塊,並且它們即使不是互相挨在一起,也會互相產生影響」。這聽上去就是這些量子比特之間形成了量子糾纏狀態。

研究說,研究組開始的時候是針對具有「其量子比特之間的互動隨著距離的增加而減弱」這樣特點的系統設計這套協議。結果設計出的協議適用的範圍更廣,對於量子比特之間互動減弱的速度不是太快的多種系統都適用。像氮-空缺中心(Nitrogen-vacancy center)、里德伯原子(Rydberg atom)、極性分子(polar molecules)和離子阱(Trapped ion)這些目前用於研發量子比特的技術都與這套協議兼容。

研究稱,通過這些量子比特之間形成量子糾纏的狀態傳遞信息。以前的一些設計讓信息像「籃球隊員在場內傳球一樣,一個一個地傳下去」,而這個新設計更像「滾雪球」的機制,傳遞的速度就像滾雪球一樣越來越快。

主要研究員陳明(Minh Tran)說:「這項設計的創新在於,把兩個量子比特區塊實現糾纏。以前的協議只想到先建立第一個糾纏區塊,這之後,來自第二個信息塊的量子比特要一個一個地併入到第一個區塊中。現在,我們把第二個信息塊內的量子比特也實現糾纏,然後再整塊地併入第一個區塊。這大幅提升了性能。」

研究組分析了這個協議傳遞信息的過程,認為量子比特「滾雪球」的傳遞速度已經達到了理論預測的上限。也就是說,研究組認為未來新發明協議傳遞信息的速度都不會超過這個協議。#

------------------

【 堅守真相重傳統 】

📍收睇全新直播節目《紀元新聞7點鐘》:
https://bit.ly/2GoCw6Y

📍報紙銷售點:
https://www.epochtimeshk.org/stores
📍加入會員:
https://hk.epochtimes.com/subscribe
📍成為大紀元Patron,收睇無過濾嘅新聞影片:
https://www.patreon.com/epochtimeshk