新量子计算机释放更多计算能力

来自奥地利因斯布鲁克大学实验物理系的托马斯蒙茨(Thomas Muntz)团队成功开发了一种量子计算机，它可以使用所谓的“量子数”进行任意计算，从而用更少的量子粒子释放更多的计算能力。研究成果发表在最新一期《自然物理学》杂志上。

计算机使用0和1，即二进制信息进行运算。在此基础上，今天的量子计算机在设计时就考虑了二进制信息处理。因斯布鲁克大学的实验物理学家马丁林堡(Martin Limbaugh)解释说，“然而，量子计算机的构建模块不仅仅是0和1”。"将它们限制在二进制系统将会阻碍这些设备发挥其真正的潜力."

虽然用0和1存储信息不是最有效的计算方式，但却是最简单的方式。简单性通常意味着可靠性、健壮性和抗错性，因此二进制信息已经成为经典计算机的一个不可挑战的标准。

在量子世界，情况完全不同。例如，在因斯布鲁克量子计算机中，信息存储在单个捕获的钙原子中。这些原子中的每一个自然都有八种不同的状态，通常只有其中的两种用于存储信息。但事实上，几乎所有现有的量子计算机都可以访问更多的量子态。

因斯布鲁克大学物理学家开发的量子计算机可以使用多达7种状态的钙原子，以充分发挥其潜力。与经典情况相反，使用更多的状态不会降低计算机的可靠性。研究人员表示，量子系统自然有两个以上的状态，新的研究证明多状态也可以很好地控制。

另一方面，很多需要量子计算机的任务，比如物理、化学或者材料科学中的问题，都是用量子数字语言自然表达的。为量子位重写语言对今天的量子计算机来说太复杂了。林堡解释说，“不仅对于量子计算机，对于它的应用来说，超越0和1是非常自然的，这使我们能够释放量子系统的真正潜力。”

物理学家对量子计算机的期望是通过微观物质的一些不可思议的特性，实现远超现有计算机的计算速度。量子计算定律在其中起着关键作用。如果微观粒子的潜力，比如多态，真的能被量子计算机利用，那将是一个革命性的突破，因为它不仅体现在概念上的优越性，还能让所有的量子计算能力跳跃起来，变得得心应手。