维多利亚时代的计数设备获得快速的量子改造

时间:2017-05-20 01:02:01166网络整理admin

雅各布·阿隆(Jacob Aron)维多利亚计数机的量子版本可能正是量子计算机在竞争中所需要的量子计算机长期以来一直承诺在快速数字运算方面击败普通硬件,但到目前为止还没有人设法制造出能够击败袖珍计算器的硬件去年,麻省理工学院的斯科特·亚伦森建议通过重绕技术时钟解决这个问题他的想法是建立一个高尔夫板的量子版本,由维多利亚时代的科学家弗朗西斯高尔顿发明,作为研究统计分布的一种方式该装置是一个直立的板,镶嵌有对称排列的钉子钉子散射球落在顶部,使它们落在底部的不同槽中该装置设计成使得球最有可能落在中心槽中并且最不可能落在边缘的槽中如果放入足够的球,它们在底部形成的图案 - 或样本 - 近似于二项分布,这是统计学中的关键概念高尔顿的董事会并不完全是一台计算机,但它显然能够计算出一些东西 “如果你生活在前数字计算机时代,它实际上是一种非常方便的方式来获得这样的样品,”Aaronson说他建议应该有可能构建一个与电路板相当的量子 - 一种使用量子定律而不是经典定律来执行某些计算的器件 - 并且这种器件比使用机器更快地执行这些计算任何其他方法,包括传统计算现在,许多团队已经建立了这样的设备,交换光子球他们的“玻色子采样器”以光子所属的粒子族命名,由从板的一端到另一端的蛇形通道组成通道在某些点相交,允许来自不同通道的光子干涉并改变它们的路径当光子根据一种模式被注入一端的某些隧道开口时,它们在另一端的出现遵循可预测的分布 - 类似于由钉板产生的二项式分布然而,至关重要的是,它们的路径受量子力学定律的支配,确保通过更大版本的设备发送的宏观球不会产生相同的分布不同于球可以在击中每个钉子时以相同的概率向左或向右移动,量子效应意味着当网络中的两个光子相遇时,它们必须向左或两者向右移动牛津大学的伊恩·沃尔姆斯利(Ian Walmsley)领导了玻色子采样器背后的一支团队,他说:“正是这种物理技术使得这台机器能够以极大的方式发挥作用”一旦模式变得足够复杂,以非量子方式产生相同的分布将需要更多的计算,因此需要更长的时间然而到目前为止,没有任何团队通过他们的玻色子采样器一次发送超过三个光子,不足以显示经典计算的性能提升但研究人员表示,构建更大的设备应该比试图扩大真正的量子计算机容易得多如果玻色子采样器可以按比例放大,它将作为量子机制的第一个实例,比任何经典机制更快地进行计算 “这真是一个量子机器可以明显优于传统量子机器的地方,”沃尔姆斯利说与高尔顿板一样,已经制造的玻色子采样器不是真正的计算机,因为它们只能执行这种特定类型的计算原则上,真正的量子计算机能够进行任何计算理论上,可以将玻色子采样器转换为通用量子计算机,通过在光子通过时添加其他方式来操纵光子,但是如果不弄乱设备,这是非常难以实现的,Aaronson说 Walmsley的团队以及Aaronson所在的澳大利亚昆士兰大学的Matthew Broome领导的团队刚刚在“科学”杂志上发表了他们的工作,而另外两个团队发布了描述类似实验的初步论文期刊参考文献:Science,DOI:10.1126 / science.1231692和DOI:10.1126 / science.1231440,以及http://arxiv.org/abs/1212.2240和http://arxiv.org/abs/1212.2783关于这些主题的更多信息: