引力定律可能与构建量子计算机有着内在的联系

2019-07-15 14:40:20 董宝山 1

量子计算有望彻底改变我们计算系统的能力和规模,只要我们能弄清楚如何利用它。现在科学家们已经发现了如何实现最优量子计算——而重力可能是关键。更具体地说,在广义相对论中,求曲面上两点之间最短距离的几何规则,也可以找到在量子计算机中处理信息的最有效方法。

这些最短的旅行点——无论是在球形行星上还是在量子计算系统内——被称为测地线。支持这项新研究的研究人员表示,他们可以解开量子计算的一个特殊分支保角场理论中最快的计算方法。

寻找复杂几何上的最小长度,在我们的设置中,相当于解决重力方程。这就是我们所说的重力为二维保角场理论中的最优计算设定规则。科学家们面临的最大挑战之一,就是如何将量子计算的潜力融入物理和实际中去。如果我们要开发出可以在实验室之外使用的量子计算机,那么降低错误率和减少干扰将是关键。

这项新的研究建立在先前研究量子计算和几何之间联系的基础上,但更进一步的是对复杂性的普遍描述——这意味着之前未发现的复杂性和重力之间的联系开始显现出来。目前,这适用于一组特定的量子计算条件,但这些发现最终可能会被更广泛地应用。

我们发现,在二维保角场理论中,量子门由能量动量张量给出,这种测地线的长度是由二维重力作用计算出来的。量子计算基于量子位的概念,量子位是一种信息单位,可以同时表示几种状态,而不是经典计算机位必须编程为的硬1或0。

但是管理这些量子位元是非常棘手的。近年来,我们看到物理学家在缩小存储空间和提高量子位精度方面取得了进展——毕竟,我们需要能够相信量子计算机得出的结果。我们开始看到原始的量子计算机携带更多的量子位元,并且使这些量子位元在量子态中停留的时间更长。

每次整体问题的一小部分得到解决,我们就朝着实现量子计算的前景又迈进了一步——定义重力的几何规则可以帮助我们释放更多的重力潜力。我们发现,在某些量子系统中,某些宇宙任务的复杂性可以通过经典引力来很好地估计出来。

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