美東時(shí)間2月10日，杜克大學(xué)量子中心(DQC)和美國量子計(jì)算初創(chuàng)公司IonQ宣布開發(fā)出新的量子位門。相關(guān)研究成果發(fā)表在arXiv上。

新的量子位門采用創(chuàng)新方式，可以同時(shí)在多個連接的量子位上運(yùn)行，并且只能運(yùn)行在IonQ公司和杜克大學(xué)的量子系統(tǒng)上。這項(xiàng)新的量子計(jì)算操作方法，將有可能加速幾種關(guān)鍵的量子計(jì)算技術(shù)，并有助于擴(kuò)展量子算法。

捕獲離子的量子處理器示意圖，圖片來自IonQ

量子位門用于許多常見的量子計(jì)算。此次研究中的新量子位門可以單次實(shí)現(xiàn)對多個量子位門的同步操作。例如，多量子位Toffoli門，當(dāng)且僅當(dāng)所有其它量子位處于特定狀態(tài)時(shí)，該量子位門會翻轉(zhuǎn)一個選定的量子位。與標(biāo)準(zhǔn)的雙量子位門不同，多量子位Toffoli門可以同時(shí)作用于多個量子位，從而實(shí)現(xiàn)更高效的操作。

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)可能會在解決基本量子計(jì)算方面帶來顯著的效率提升，比如Grover搜索算法、變分量子本征值求解器(VQEs)，以及加法、乘法等算術(shù)運(yùn)算。這些算法普遍應(yīng)用于量子計(jì)算，是量子計(jì)算機(jī)行業(yè)領(lǐng)域的關(guān)鍵組成部分。

杜克大學(xué)Or Katz、Marko Cetina教授和IonQ聯(lián)合創(chuàng)始人Christopher Monroe進(jìn)行了這項(xiàng)研究。未來，新量子位門將被集成到IonQ的量子計(jì)算操作系統(tǒng)中，供公眾使用。

“其它量子計(jì)算架構(gòu)，甚至別的離子阱量子計(jì)算機(jī)，都無法利用這種新的多量子位門，”Monroe表示，“因?yàn)镮onQ量子計(jì)算機(jī)具有獨(dú)特的全連通性和廣泛的通信總線，允許所有量子位同時(shí)作用?！?/p>

IonQ公司總裁Peter Chapman認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)增強(qiáng)了其公司開發(fā)量子計(jì)算應(yīng)用的獨(dú)特實(shí)力。去年12月，該公司宣布新的鋇量子位技術(shù)，還曾首次推出可重構(gòu)多核量子架構(gòu)和蒸發(fā)玻璃離子阱技術(shù)，這些都有望擴(kuò)展IonQ量子計(jì)算機(jī)的量子位元規(guī)模。澎湃新聞記者 王蕙蓉