| cyqdesign |
2018-07-11 22:54 |
墨爾本大學團隊宣布實現(xiàn)60量子比特量子計算模擬
近日，墨爾本大學的研究團隊宣布，他們首次成功模擬了 60 量子比特的量子計算機上 shor 算法的運行，創(chuàng)造了新的世界紀錄。其所模擬的量子比特數(shù)目也成功躋身于全球領(lǐng)先行列。 CE;J`;
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此外，該研究通過優(yōu)化算法，使算法生成的矩陣積態(tài)（Matrix Product State）可對量子態(tài)進行表征，降低了量子計算機模擬過程中對傳統(tǒng)計算機運算能力和存儲資源的要求。 v3 ]mZ}W$
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用傳統(tǒng)計算機模擬量子計算是很棘手的事情。傳統(tǒng)計算機使用二進制比特進行編碼和運算，二進制比特有兩種可能的狀態(tài)：0 或 1，每一個比特每一個瞬間只能取其中一種狀態(tài)。而量子計算機使用的量子比特，并不只是一個邏輯概念，它的量子特性要求每一個比特還必需是一個微觀粒子，比如原子或光子。量子比特在測量到之前可以處于 0 和 1 的疊加態(tài) (superposition)，每一次觀測會使它以一定的概率塌縮到其中一個狀態(tài)中去。比如兩個傳統(tǒng)比特的在每一瞬間只能為：00，01，10，11 的四種，但是兩個量子比特卻處于這四種狀態(tài)（22）的疊加，每一種狀態(tài)都有一定的概率被觀察到。 |fhYft
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同理，一個 50 量子比特的計算機便處于 250 個狀態(tài)的疊加態(tài)�！耙M這 50 個量子比特的狀態(tài)，就需要 250 個傳統(tǒng)比特來同時儲存每一種可能，”墨爾本大學教授 Lloyd Hollenberg 解釋到。這 250 個狀態(tài)中的每一個都用復數(shù)表示，一個復數(shù)占用 128 比特，這就需要 18 PB 的容量（1 PB=1024 TB≈106 GB），只有超級計算機才有這么大的容量來儲存。換句話說，模擬一個 50 個量子比特的計算機，就要吃掉 18 PB 的內(nèi)存，這相當于一百萬臺 16 GB 內(nèi)存的筆記本電腦的總合。模擬 60 量子比特就需要 18000 PB 的存儲，這相當于 10 億臺筆記本電腦。 3:~ *cU
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這還僅僅是存儲，如果要跑一個算法呢？ q9iHJ'lMD*
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Hollenberg 是量子計算和通信中心的副主任，在一篇還未發(fā)表的論文中，他與合作者描述了一種對秀爾（shor）算法的優(yōu)化模擬方法。秀爾算法以數(shù)學家彼得秀爾命名，是一種針對因數(shù)分解的量子算法。傳統(tǒng)意義上講，分解質(zhì)因數(shù)一直是世界難題，而這個領(lǐng)域也被認為是量子計算機最有潛力超越傳統(tǒng)計算機的領(lǐng)域。 | w3b!
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找到一個 232 位的半素數(shù)（兩個素數(shù)的乘積）的質(zhì)數(shù)因子，一臺超級計算機要算兩年時間，普通的筆記本電腦則要算 2000 年。而且半素數(shù)每增加一位，分解難度就呈指數(shù)級增加。當然，如此大的計算量也帶來了一個好處，比如 RSA 公鑰加密系統(tǒng)就是用非常大的半素數(shù)作為密鑰。破解這種密鑰幾乎不可能，RSA-240 密鑰至今都沒有被破解。 l`k""f69W
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墨爾本大學研究人員針對分解半素數(shù)的一個簡單版本： 961307 可以分解為哪兩個素數(shù)的乘積，對擁有 60 量子比特的量子計算機進行模擬。雖然這個問題對于一臺普通的筆記本電腦來說并不是難事。但是，目前量子計算機的發(fā)展還不能夠解決這種問題。 PRQEk.C
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