《量子纠缠或让“绝热量子计算机”有了实现途径》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2018-11-12
  • 相对经典计算机而言,基于量子力学的量子计算机,越来越成为科学家关注的热点。如何通过量子计算实现量子霸权,也成为理论研究者建模的重点对象。近日,国际物理学期刊《物理学评论快报》上,发表的一篇名为《量子可积条件下的量子退火和热化》的论文,提出一种引入了量子纠缠机制、严格可解的绝热量子计算模型。该模型或为量子霸权的实现,提供一种可能的方案。

    截至目前,量子计算的实现方案有多种,包括量子线路、绝热量子计算、量子随机行走、拓扑量子计算等模型。这些模型使量子计算的研究取得了较大进展。不过,普适的容错量子计算仍超出了现阶段技术能力,阻碍了量子霸权的实现。因此,尽管加拿大D-Wave公司已造出了世界上首台商用量子计算机,但其具体实现方案和物理模型仍有较大争议。如,很多研究者认为该系统的计算过程,并未真正实现量子加速,其结果与经典物理模型所获结果无异。

    湖南大学物理与微电子科学学院教授李福祥,与美国洛斯阿拉莫斯国家实验室教授尼古拉·辛涅特西、韦恩州立大学教授弗拉迪米·尔切尔尼亚克共同合作完成的这一研究,则提出了一种新的绝热量子计算模型。该模型引入了“量子纠缠态”,通过采用一个满足量子可积条件的新模型,证明了在绝热量子计算中,当把初始状态制备成量子纠缠态时,可在保持一定出错率的情况下,大幅提高量子计算速度。这一结论为绝热量子计算机的制造提供了理论依据,也为新方案的实验设计提供了思路和方向。

  • 原文来源:http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/2018-11/12/content_729929.shtml
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    • 信息的可理解性在于其关联性,就像古代人完全无法想像现代人的生活方式,就算是现在非洲土著也不能理解现代科技产品。没有各种知识进行关联,一条信息,也不能产生作用。而密码的就是打破信息的关联性,使其只对密码具有关联性。通过加密,由真实信息变成无关联信息,解密则是把无关联信息变成关联信息。 今天翻看科技新闻,看到了潘建伟团队发表《基于纠缠的千公里级安全量子加密》的论文,在量子密钥领域,潘建伟可以算得上最为知名的科学家,量子密钥被一些人认为是最安全的通信保密方法,可以称其为密码界的“最强之盾“也不为过。 而同样的利用量子纠缠研发的量子计算机,号称可以在一秒内破解全球所有密码(50量子bit),从这一方面来说,量子计算机又可以称为密码界的“最强之矛”。 同样是基于量子纠缠理论这生的两种应用,“最强之矛”和“最强之盾”到底谁更强? 从信息学的角度来看,无疑是量子计算机更具有价值,它的做用在于可以创造更多有价值的信息。破解密码只是其中的一个方面。它的信息集合产生的干涉更多。 而量子密钥的作用只有一个就是安全保密。从密码学的角度来说,一条密码的信息量越大,结构越复杂,则产生的加密信息越难破解。而对于量子计算机来说,穷举法,就是其无敌的手段。 密码结构再繁琐,生成的加密信息再复杂,其本质不变,就是信息的关联性不变。关联性包含了信息与信息集合体的配合,信息的关联信息集合(如密码本)。加密信息的量越大,其规律性越高,越好破解。量子密钥则是一种随机密码,对信息进行小量的分割,并应用不同的密钥进行加密解密。看起来似乎也是无懈可击,但是对于碎片化的信息关联,还是不能脱出其整体关联性,即最终信息必然是有关联信息。 下面是两个例子。 计算机的二进制信息只有01,看起来如果生成的加密信息不可能被破解。那么,通过量子计算机,理论上可以生成任意的虚拟计算进去运行这个代码。通过虚拟任意的一种程序来运行这条信息。它就不是不可破解的。 使用声音(如《风语者》)来传递信息。这个信息传递的信息量越大,关联的信息量越多,被破解的可能性越大,最终就是可以被破解。
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