新型量子计算机首次打破二进制，信息存储在钙原子中近日，奥地利因斯布鲁克大学的科学家团队实现了一种新型量子计算机，成功突破二进制计算模式，利用...称为“量子数”来进行计算，从而用较少的量子粒子释放出较多的量子粒子。强大的计算能力。研究人员开发出一种量子计算机，它可以通过使用量子位来执行计算，从而充分利用钙原子的潜力。研究表明，与经典计算不同，使用更多的量子态并不会降低计算机的可靠性。我们都知道计算机使用0和1——即二进制信息——来进行计算。这种模式非常成功，现在计算机为从咖啡机到自动驾驶汽车的一切提供动力，很难想象没有它们的生活。在此成功的基础上，今天的量子计算机在设计时也考虑到了二进制信息处理。“然而，量子计算机的组成部分不仅仅是0和1，”实验物理学家MartinRingbauer在因斯布鲁克大学发表的一份声明中解释道。“将它们限制在二进制系统中会阻止这些设备发挥其真正的潜力。”实验室中的量子物理学家MartinRingbauer。由因斯布鲁克大学实验物理系的ThomasMonz领导的团队现已成功开发出一台量子计算机，该计算机可以使用所谓的“量子数”（qudits）进行任意计算，从而释放出更多的量子粒子，而量子数更少粒子。强大的计算能力。该研究成果近日发表在期刊《自然物理学》（<自然物理学>）上。（量子计算机可以使用所谓的量子数或量子比特进行任意计算。这可以用更少的量子粒子释放更多的计算能力。量子比特是量子计算机的基本单位，在量子计算中的使用方式与在经典计算中。对应于二进制数。量子位由量子系统组成，例如电子或光子。）新的量子系统虽然不是通过将信息存储在0和1中进行计算的最有效方法，但却是最简单的方法.简单通常也意味着可靠和对错误的鲁棒性，因此二进制信息已成为经典计算机无可挑剔的标准。因斯布鲁克量子计算机将信息存储在单个被捕获的钙原子中，每个钙原子都有八种状态，科学家们已经使用其中的七种状态进行计算。在量子世界中，情况就大不相同了。例如，在因斯布鲁克量子计算机中，信息存储在单个捕获的钙原子中。这些原子中的每一个自然具有八种不同的状态，其中通常只有两种用于存储信息。事实上，几乎所有现有的量子计算机都可以达到比它们用于计算更多的量子态。在实验中，研究人员展示了一种通用Qudit离子阱量子处理器(TIQP)，该处理器使用40Ca+离子捕获链的原生多级结构。实验表明，每个40Ca+离子本身支持具有8个能级的Qudit，具有高度连通的希尔伯特空间。40Ca+离子的能级图。量子信息以S1/2和D5/2状态编码，其中S和D之间的每个跃迁都可以使用729nm的单个窄带激光器访问。这种新型量子计算机的一个非常自然的应用可能是通过使用qudits进行计算来充分利用这些原子的潜力。与经典案例相反，使用更多状态并不会降低计算机的可靠性。“量子系统自然有两个以上的状态，我们证明我们可以同样很好地控制它们，”ThomasMonz说。另一方面，许多需要量子计算机的任务，例如物理、化学或材料科学中的问题，也自然地用qudits的语言表达。用量子位重写它们对于今天的量子计算机来说太复杂了。MartinRingbauer解释说：“不仅对于量子计算机，而且对于它的应用程序，使用0和1都是非常自然的，这使我们能够释放量子系统的真正潜力。”
