（文章來源：AI資訊）

一個國際研究人員團隊發現了一種加速量子計算的新方法，可以為計算機處理能力的巨大飛躍鋪平道路。

諾丁漢大學和斯德哥爾摩大學的科學家已經使用一種新的實驗方法加快了被困離子量子計算的速度。他們的結果剛剛發表在《自然》上。

在傳統的數字計算機中，邏輯門由作為基于硅的電子設備的操作位組成。信息以位的兩個經典狀態(“ 0”和“ 1”)編碼。這意味著經典計算機的容量會隨著位數的增加而線性增加。為了應對新興的科學和工業問題，人們建造了大型計算設備或超級計算機。

使用量子門操作量子計算機，即對由微觀量子粒子(例如原子和分子)制成的量子位(qubit)的基本電路操作。量子計算機中一種根本上新的機制是利用量子糾纏，量子糾纏可以將兩個或一組量子位綁定在一起，從而經典物理學不再描述它們的狀態。量子計算機的容量隨量子位的數量呈指數增長。量子糾纏的有效使用極大地增強了量子計算機的能力，使其能夠處理包括密碼學，材料和醫學在內的領域中的難題。

在可用于制造量子計算機的不同物理系統中，俘獲離子引領了該領域多年。大規模捕獲離子量子計算機的主要障礙是隨著系統規模的擴大，計算操作的速度降低。這項新的研究可能已經找到了解決這個問題的方法。

實驗工作是由馬庫斯·亨里希(Markus Hennrich)在SU小組使用巨型里德堡離子進行的，比正常原子或離子大100倍。這些巨大的離子具有高度的交互性，并在不到一微秒的時間內交換量子信息。它們之間的相互作用產生了量子糾纏。斯德哥爾摩大學的Chi Zhang及其同事使用糾纏相互作用進行了量子計算操作(糾纏門)，其速度比捕獲離子系統中的典型速度快約100倍。

張馳解釋說：“通常，在更大的系統中，量子門會變慢。通常我們的量子門和里德伯格離子門都不是這種情況!我們的門可能會使量子計算機放大到真正有用的尺寸!”

支持實驗和研究誤差源的理論計算已經由Weibin Li(英國諾丁漢大學)和Igor Lesanovsky(英國諾丁漢大學以及德國圖賓根大學)進行。他們的理論工作證實，一旦離子晶體變大，確實不會出現減速的趨勢，這凸顯了可擴展量子計算機的前景。

諾丁漢大學物理與天文學學院助理教授李衛斌補充說：“我們的理論分析表明，被困的里德伯格離子量子計算機不僅速度快，而且具有可擴展性，使得大規模量子計算成為可能，而無需擔心環境聯合的理論和實驗工作表明，基于俘獲的里德堡離子的量子計算為實現快速量子門開辟了一條新途徑，同時可能克服其他系統中發現的許多障礙。”

目前，該團隊正在努力糾纏大量離子，并實現更快的量子計算操作。
（責任編輯：fqj）