[導(dǎo)讀] 奧地利物理學(xué)家在22日出版的《自然》雜志上撰文稱，他們利用4個“量子比特”組成的量子計算機(jī)，實現(xiàn)了第一個高能物理實驗的完整模擬。他們表示，進(jìn)一步擴(kuò)大設(shè)備規(guī)模有望執(zhí)行更復(fù)雜的計算。

　　原標(biāo)題：量子計算機(jī)首次成功模擬高能物理實驗

　　科技日報北京6月23日電 （記者劉霞）奧地利物理學(xué)家在22日出版的《自然》雜志上撰文稱，他們利用4個“量子比特”組成的量子計算機(jī)，實現(xiàn)了第一個高能物理實驗的完整模擬。他們表示，進(jìn)一步擴(kuò)大設(shè)備規(guī)模有望執(zhí)行更復(fù)雜的計算。

　　在最新研究中，位于真空中的電磁場讓4個離子排成一行，每個離子編碼為1個量子比特，組成了一臺“菜鳥”量子計算機(jī)。研究人員用激光束操控離子的自旋，誘導(dǎo)離子執(zhí)行邏輯運(yùn)算。100多步計算后，科學(xué)家們成功對量子電動力學(xué)的一個簡化版預(yù)測進(jìn)行了證實：能量轉(zhuǎn)化成物質(zhì)，制造出一個電子和其反粒子（一個正電子）。

　　最新研究中的量子計算機(jī)僅有4個量子比特，但未來量子計算機(jī)的應(yīng)用，可能需要數(shù)百個量子比特以及復(fù)雜的糾錯代碼。不過，實驗物理學(xué)家埃斯特班·馬丁內(nèi)茲解釋稱，物理學(xué)模擬能容忍少量錯誤，30到40個量子比特或許就行。

　　他們希望未來能升級計算規(guī)模，以便能模擬強(qiáng)核力（讓夸克依附在一起形成質(zhì)子和中子并最終形成原子核）。因斯布魯克大學(xué)理論物理學(xué)家克里斯汀·穆斯克稱，這可能要數(shù)年時間來突破硬件和研發(fā)新的量子算法。麻省理工學(xué)院（MIT）的量子計算專家約翰·基亞韋里尼則稱，如果不對實驗進(jìn)行顯著修改，或很難擴(kuò)大規(guī)模。

　　穆斯克已打算摒棄現(xiàn)有線性排列，使用離子的二維排列。擴(kuò)大版的量子計算機(jī)有望解決多個問題，比如，幫助科學(xué)家理解兩個原子核的高速碰撞以及中子星甚至中微子等。

　　為了準(zhǔn)確理解理論預(yù)測，物理學(xué)家們一般會進(jìn)行計算模擬，再將模擬結(jié)果同實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以驗證理論是否正確。但穆斯克表示，大多數(shù)這類計算很難用傳統(tǒng)計算機(jī)模擬，在涉及強(qiáng)核力時尤其明顯。

　　很多科學(xué)家認(rèn)為，目前仍處于研發(fā)初級階段的量子計算機(jī)未來能解決這一問題。與傳統(tǒng)計算機(jī)只用0和1儲存與處理數(shù)據(jù)不同，量子計算機(jī)的量子比特既可以是0和1，也可以是這兩者的疊加狀態(tài)。因此，理論上量子計算機(jī)的處理速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)計算機(jī)。

　　總編輯圈點(diǎn)

　　我們對量子計算機(jī)所抱有的期望，包括強(qiáng)大、高速、節(jié)能，目前在這臺只有4個量子比特的計算機(jī)中還不可見。甚至在與傳統(tǒng)計算機(jī)的較量中贏了對手的量子計算機(jī)D-wave，造價也要達(dá)到對手的6000多倍，幾乎不具有實際應(yīng)用的能力。但無論是在計算能力上超越傳統(tǒng)型，還是完整地模擬出一個物理實驗，量子計算機(jī)都在證明它們的算法是通用的，也是可行的——這就是有一天可能會改造成為實用型量子計算機(jī)的基礎(chǔ)。

劉霞