改善随机性可能是更强大的量子计算机的关键

理解随机性在许多领域至关重要。从计算机科学和工程学到密码学和天气预报,学习和解释随机性有助于我们模拟现实现象,设计算法和预测不确定情况下的结果。

来源:英国物理学家网首页
用于证明论文主要结果的电路结构。每个块代表作用在整个系统的一小片上的量子电路。图片来源:托马斯·舒斯特(Thomas Schuster),乔纳斯·哈弗坎普(Jonas Haferkamp)

理解随机性在许多领域至关重要。从计算机科学和工程学到密码学和天气预报,学习和解释随机性有助于我们模拟现实现象,设计算法和预测不确定情况下的结果。

随机性在量子计算中也很重要,但生成通常涉及大量操作。但是,加利福尼亚理工学院的托马斯·舒斯特(Thomas Schuster)及其同事表明,量子计算机比以前想象的更容易产生随机性。

这是个好消息,因为研究可以为更快,更有效的量子计算机铺平道路。

在量子世界中改组

与“位”中编码信息(零或一个)中信息的古典计算机不同,量子计算中的基本信息单位是量子位或Qubit。以随机配置的方式安排或洗牌是科学家证明量子计算机如何胜过经典的一种方式。它被称为量子优势。

古典计算机 量子计算 Qubits

洗牌有点像在放一包扑克牌。您添加的越多,就越困难,并且过程的时间越长。

此外,您在量子世界中散布的越多,破坏每个量子的微妙量子状态的机会就越大。因此,人们认为只有小量子计算机才能处理依赖随机性的应用。

我们论文的主要结果概述。我们表明,短时间,即低深度量子电路可能与指数时间随机单位操作无法迅速区分。图片来源:托马斯·舒斯特(Thomas Schuster),乔纳斯·哈弗坎普(Jonas Haferkamp)
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