新華社倫敦６月２７日電物理學(xué)家首次利用量子計(jì)算機(jī)完全模擬了制造成對粒子和反粒子的高能物理實(shí)驗(yàn)。他們認(rèn)為，這標(biāo)志著量子計(jì)算機(jī)在解決傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)無法解決的問題方面邁出了第一步。

奧地利斯布魯克大學(xué)的一個(gè)研究小組在最近一期《自然》雜志上報(bào)告說，這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)M的是能量轉(zhuǎn)化為物質(zhì)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)電子和一個(gè)正電子，兩者互為反粒子。

研究團(tuán)隊(duì)采用了一種已經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明可行的４量子位量子計(jì)算機(jī)方案：利用電磁場將４個(gè)離子在真空中排成一排，每個(gè)離子作為一個(gè)量子位，再用激光束操縱這些離子的自旋（即磁場指向），以此來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)中基本的邏輯運(yùn)算。

經(jīng)過大約１００個(gè)連續(xù)步驟，每個(gè)步驟持續(xù)時(shí)間不過幾毫秒，研究人員再通過數(shù)碼相機(jī)觀察這４個(gè)離子的狀態(tài)。他們發(fā)現(xiàn)，每個(gè)離子都代表了一個(gè)位置，其中兩個(gè)離子表示粒子，另兩個(gè)則表示反粒子，而離子的指向則顯示這個(gè)位置上是否產(chǎn)生了粒子或反粒子。

通過量子計(jì)算，研究人員證實(shí)了現(xiàn)有量子電動力學(xué)的某些推斷。“磁場越強(qiáng)，生成粒子和反粒子的速度也就越快，”參加這一研究的埃斯特萬·馬丁內(nèi)斯說。

據(jù)馬丁內(nèi)斯介紹，４量子位還只是最初步的量子計(jì)算機(jī)，將來的量子計(jì)算機(jī)或許需要數(shù)百量子位以及復(fù)雜的容錯(cuò)編碼，“要使用量子計(jì)算機(jī)解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無法解決的問題，現(xiàn)在還為時(shí)過早，但我們已經(jīng)朝這個(gè)方向邁出了第一步”。

傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)以二進(jìn)制系統(tǒng)的０或１運(yùn)算并儲存數(shù)據(jù)，而量子計(jì)算機(jī)因循量子力學(xué)規(guī)律，既可以０或１、也可以０和１同時(shí)運(yùn)算并儲存數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高效并行計(jì)算。

量子計(jì)算機(jī)除可望極大提高運(yùn)算速度外，還有望突破電子計(jì)算機(jī)所用大規(guī)模集成電路面臨的物理極限，同時(shí)解決高速運(yùn)算帶來的發(fā)熱和能耗問題。不過現(xiàn)有量子計(jì)算機(jī)還無法用于通用目的，需要為特定運(yùn)算編制程序。另外，量子位不穩(wěn)定會導(dǎo)致結(jié)果不可預(yù)測，需要在材料、芯片設(shè)計(jì)和糾錯(cuò)方面有所突破。