因斯布鲁克大学团队量子计算硬件突破了二进制

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量子计算正在加速发展，最终将成为一种战略资产。

然而，研发量子计算机仍然面临着很多挑战。尽管当前的量子计算机已能快速解决大多数问题，但多种因素（如温度、声波、振动、光、不可见的量子纠缠甚至背景辐射等）导致量子计算机含噪声。所以，除了光量子计算机以外，大多数其它类型的量子计算机都被封闭在真空腔体中，并置于接近绝对零度的超低温环境里。

除此之外，不同于经典比特1或0的两种确定状态，量子比特以叠加态的状态并行存在，量子计算机也由此具备了迅速处理复杂问题的优势。然而其在编码信息时仍采用二进制计算模式，这是因为尽管二进制信息编码并不是最有效的计算方式，但它是最简单、最可靠，具有鲁棒性。

在提高量子计算的准确性方面, 研究人员们不断改进处理解决方案。例如，将量子计算机与传统超级计算机结合起来，通过超级计算机帮助消除噪声来加快量子计算机得到有效解决方案的时间；或者使用人工智能工具来消除大部分明显的噪声。在今年年初，计算机科学家提出，通过开发更好的软件，用户可避免噪声影响直接通过量子计算机解决问题。

总得来说，大多数的量子噪声问题的解决方案都是在事后处理问题。现在，因斯布鲁克大学联合团队又给出了一种基于离子阱量子处理器的方法，旨在消除量子计算对二进制计算模式的依赖以及噪声。该研究论文已发表在《Nature Physics》（自然物理学）期刊上。

他们在论文中指出，通过在希尔伯特空间的高维区域中运行，量子计算机将提高准确性，并在本质上从二进制计算结构中完全解放出来。具体来说，基于局部希尔伯特空间维度高达7的离子阱量子处理器，他们使用qudit而不是qubit来执行任意计算，从而以更少的量子比特释放更多的计算能力。

该作者Martin Ringbauer表示：“量子系统不止有两种状态，实验证明我们可以很好地控制它们。并且qudit语言在物理、化学、材料科学等领域可以很好地表达任务问题。对于量子计算机及其应用来说，我们的方法将能释放出量子系统的真正潜力。”

原文链接：

https://gcn.com/emerging-tech/2022/07/new-quantum-hardware-could-allow-computers-process-information-more-naturally/374929/

文：John Breeden II

编译：卉可

编辑：慕一

注：本文编译自“GCN”，不代表量子前哨观点。