量子计算机的新模型

光网络的图片–维也纳玻色子采样计算机的中心部分。如图所示，根据量子物理学定律，光子似乎同时走不同的路径。（版权：维也纳大学Philip Walther集团）

在一项新发表的研究中，维也纳大学的研究人员详细介绍了量子计算机的新模型，即玻色子采样计算机。

与最快的经典机器相比，利用量子世界的独特功能有望显着提高信息处理速度。维也纳大学物理系的菲利普·沃尔瑟（Philip Walther）小组的科学家成功地将一种新型的，具有高资源效率的量子计算机模型（玻色子采样计算机）原型化。研究结果发表在即将发行的著名科学期刊《自然光子学》上。

量子计算机通过操纵量子对象（例如单个光子，电子或原子）并利用独特的量子特征来工作。量子计算机不仅有望在各种计算任务上大大超越传统计算机，而且速度也将大大提高。它们旨在完成即使是超级计算机也无法处理的任务。尽管近年来，量子技术得到了飞速发展，但是全尺寸量子计算机的实现仍然非常具有挑战性。虽然哪个体系结构和量子对象最终会导致传统超级计算机的性能仍然是一个令人兴奋的悬而未决的问题，但是当前的实验表明，某些量子对象比其他量子对象更适合于特定的计算任务。

光子的计算能力光
子（一种特定类型的玻色子）的巨大优势在于它们的高迁移率。维也纳大学的研究团队与耶拿大学（德国）的科学家合作，最近实现了一种所谓的玻色子采样计算机，该计算机正好利用了光子的这一特征。他们将光子插入一个复杂的光网络，在其中它们可以沿着许多不同的路径传播。根据量子物理学定律，光子似乎同时走所有可能的路径。这称为叠加。令人惊讶的是，人们可以非常简单地记录计算的结果：一种可以测量在网络的哪个输出中退出多少光子。物理学院的Philip Walther解释说。

如何击败超级计
算机经典计算机依靠对光网络的准确描述来计算光子通过此电路的传播。对于几十个光子和仅具有一百个输入和输出的光网络，即使是当今最快的经典超级计算机也无法计算光子的传播。但是，对于玻色子采样计算机而言，这项雄心勃勃的任务是可以实现的。研究人员迎接挑战，并根据美国麻省理工学院的科学家的理论建议建造了原型。“通过将玻色子采样计算机的结果与量子物理学的预测进行比较，验证其运行至关重要。具有讽刺意味的是，该测试只能在经典计算机上执行。幸运的是，对于足够小的系统，经典计算机仍然能够实现这一目标，”该出版物的第一作者马克斯·蒂尔曼（Max Tillmann）指出。因此，研究人员成功地证明了他们对玻色子采样计算机的实现具有很高的精度。这些令人鼓舞的结果可能会在不久的将来引领经典计算机的首次出现。

出版物：Max Tillmann等人，“实验玻色子采样”，自然光子学，2013年5月12日； DOI：10.1038 / NPHOTON.2013.102

研究报告的PDF副本：玻色子实验采样

图像：维也纳大学Philip Walther集团