威斯康星大学麦迪逊分校及其行业合作伙伴首次在中性原子量子计算机上运行量子算法

北京时间4月21日消息（余予）从芝加哥量子交易所（CQE）获悉，威斯康星大学麦迪逊分校及其行业合作伙伴取得一项新成就，首次在冷原子量子计算机上成功运行量子算法。

萨夫曼实验室量子计算机的核心组件。实用的量子计算机可以解决普通计算机无法解决的复杂问题。 （由萨夫曼实验室提供。）

发生了什么事？

一项产学合作首次在一种被称为冷原子量子计算机的量子计算机上成功运行了量子算法。威斯康星大学麦迪逊分校、ColdQuanta和Riverlane的科学家团队取得的这一成就使量子计算更接近用于现实世界的应用。

为什么它很重要？

实用的量子计算机可以解决经典计算机无法解决的复杂问题，即所谓的算法。这可能对许多应用有利，例如物流、药物发现和量子过程的计算建模。

在冷原子式计算机上运行量子算法是证明了之一方法的可行性。

威斯康星大学麦迪逊分校物理学教授、威斯康星量子研究所所长、ColdQuanta量子信息首席科学家Mark Saffman表示“现在有一场建立有用的量子计算机的竞赛，为此有几种不同的方法在开发中。冷原子量子比特是正在积极开发的五种方法之一，本文首次展示了使用冷原子量子比特运行量子电路和量子算法的能力。”

细节

由Saffman领导的团队4月20日在《自然》杂志发表的一项研究中展示了两项关键成就。

6个具有长寿命的中性原子纠缠在一起。

以前的中性原子量子计算机使用的是寿命较短的原子。“我们的方法的一个好处是其拥有寿命更长的状态，”威斯康星大学麦迪逊分校科学家、该研究的主要作者Trent Graham表示，“研究表明，我们在这些状态下保持相干性的时间大约为毫秒，而在先前演示的状态中，它的衰减速度要快三到四百倍。”

在他们的量子计算机上成功运行了两个量子算法。第一个是量子相位估计算法，它是测量原子分子能量的化学中的一个常见问题。第二个是被称为MaxCut的策略问题，它应用于物流部署和模式识别。

这种方法中使用的中性原子量子比特的一个优点是它们不会自然地相互作用，因此更容易控制它们的“开启”或“关闭”。

合作是团队成功的关键。UW-Madison小组构思并完成了大部分工作，ColdQuanta工程师与UW团队合作设计并制造了量子计算机的关键子系统，Riverlane工作人员则为电路设计、优化和模拟做出了贡献。

抓住了什么？

量子算法非常基础。但这项工作表明，超越传统计算机的量子计算机即将出现。

“这些都是非常简单的计算，但随着电路深度越来越高和量子比特越来越多，实际上有可能达到经典计算机无法轻易计算这些问题的状态。”威斯康星大学麦迪逊分校的量子科学家、该研究的主要作者Trent Graham表示。

与其他类别的量子计算机一样，该团队的计算机没有纠错机制。

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