（文章來(lái)源：OFweek）

量子力學(xué)描述的是在單個(gè)原子或次原子粒子尺度上，物質(zhì)與能量行為和相互的作用。我們能夠在大尺度上直觀地理解粒子的集體效應(yīng)，但量子行為則通常顯得奇異和反常。這些特殊的量子現(xiàn)象包括量子疊加 （系統(tǒng)同時(shí)包含所有的可能測(cè)量結(jié)果，一旦某個(gè)測(cè)量發(fā)生，則結(jié)果將為定值）和量子糾纏（多粒子的疊加態(tài)，它們的屬性相互關(guān)聯(lián)影響）。

利用這些特性來(lái)處理信息，將量子現(xiàn)象和信息科學(xué)相結(jié)合，將為諸多領(lǐng)域帶來(lái)獨(dú)特而令人期待的新機(jī)會(huì)，比如測(cè)向、計(jì)量學(xué)、導(dǎo)航、通信、基礎(chǔ)物理學(xué)、模擬技術(shù)以及計(jì)算領(lǐng)域等等。從目前的成果來(lái)看，中國(guó)在量子通信領(lǐng)域已經(jīng)走在世界前列；美國(guó)則在量子計(jì)算上取得重大進(jìn)展。

《Nature》封面雜志文章公布了一項(xiàng)量子計(jì)算機(jī)重大進(jìn)展：一種小型可編程重新配置的量子計(jì)算機(jī)問(wèn)世。這個(gè)項(xiàng)目由美國(guó)馬里蘭大學(xué)量子信息和計(jì)算機(jī)科學(xué)聯(lián)合研究所研究員沙塔木·德布納特及其同事發(fā)表。他們制造了一臺(tái)由五比特的量子信息（量子比特）組成的新型量子計(jì)算機(jī)，能執(zhí)行一系列不同的量子算法，其中一些算法可利用量子效應(yīng)，一步完成一項(xiàng)數(shù)學(xué)計(jì)算，而傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)需要數(shù)次運(yùn)算才能完成這一計(jì)算。

這項(xiàng)研究是建立在幾十年來(lái)捕捉并控制離子的工作基礎(chǔ)上。研究人員采用標(biāo)準(zhǔn)的方法移動(dòng)離子，但又引入了全新的控制和衡量方式，包括使用激光移動(dòng)離子，以及專門(mén)開(kāi)設(shè)了檢測(cè)通道，檢測(cè)離子的光學(xué)性質(zhì)。

首先5個(gè)量子比特被儲(chǔ)存在5個(gè)離子阱中，可通過(guò)激光操作（以激光轟擊的辦法也可控制每個(gè)離子的電子態(tài)）。在進(jìn)行量子計(jì)算時(shí)，首先用一種顏色的激光處理量子比特，使其達(dá)到某種激發(fā)態(tài)，然后，另一種顏色的激光會(huì)打開(kāi)或者關(guān)閉量子邏輯門(mén)，最后，原先那種顏色的激光會(huì)讀取量子比特的新?tīng)顟B(tài)。

使用激光開(kāi)合量子邏輯門(mén)的好處是，將量子算法轉(zhuǎn)換為一系列不同的激光動(dòng)作，從而可以從外界改變算法，也即所謂的“可編程”。目前，世界上的其他量子計(jì)算結(jié)構(gòu)都無(wú)法實(shí)現(xiàn)這樣的靈活性。根據(jù)論文作者的報(bào)告，這一系統(tǒng)可以約98%的準(zhǔn)確率執(zhí)行基本運(yùn)算。

澳大利亞悉尼大學(xué)教授斯蒂芬·巴特利特在接受《Nature》采訪時(shí)評(píng)論稱，問(wèn)世的這一新裝置有望被放大為規(guī)模更大的量子計(jì)算機(jī)。不過(guò)，具體如何實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)目前在論文中尚未得到顯示，因而下一步，德布納特團(tuán)隊(duì)需要做的是向人們展示如何連接這些模塊，并說(shuō)明這種擴(kuò)展又增加了怎樣的計(jì)算效果。

（責(zé)任編輯：fqj）