利用某些量子物理現(xiàn)象的機(jī)器，其計(jì)算能力遠(yuǎn)超傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)，有望改變世界解決復(fù)雜問(wèn)題的方式。將能幫助科學(xué)家開(kāi)發(fā)更高效的太陽(yáng)能電池和更有效的藥物，甚至對(duì)人工智能產(chǎn)生影響。

這是因?yàn)?，與今天計(jì)算機(jī)不同的是，量子計(jì)算機(jī)使用量子位或量子位，而現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)是通過(guò)二進(jìn)制位來(lái)工作的，二進(jìn)制位以0或1的兩種狀態(tài)之一存在。

它們表示原子或基本粒子(如自旋)的一種狀態(tài)，具有同時(shí)存儲(chǔ)多個(gè)值的能力，這種現(xiàn)象稱(chēng)為疊加。這樣的系統(tǒng)包含量子糾纏的概念——阿爾伯特·愛(ài)因斯坦曾經(jīng)稱(chēng)之為遠(yuǎn)距離的幽靈行為。它們不能相互獨(dú)立地描述，不管它們相距多遠(yuǎn)。由于這種糾纏特性，單個(gè)量子位元可以相互鏈接，這樣就可以擁有關(guān)于寄存器其余部分的信息。這使得量子計(jì)算機(jī)可以同時(shí)處理數(shù)據(jù)，而不是按順序，在記錄的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行算法。

然而，產(chǎn)生糾纏和管理量子位元是一個(gè)真正的挑戰(zhàn)。進(jìn)入由歐盟資助的RYSQ項(xiàng)目，該項(xiàng)目在提高科學(xué)家對(duì)多體量子系統(tǒng)的理解方面取得了巨大進(jìn)展。項(xiàng)目合作伙伴奧爾胡斯大學(xué)(Aarhus University)的一組科學(xué)家、游戲開(kāi)發(fā)商、設(shè)計(jì)師和視覺(jué)藝術(shù)家開(kāi)發(fā)了一種有趣方法來(lái)教授復(fù)雜系統(tǒng)中的動(dòng)力學(xué)。該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，他們量子模擬器名為Rydbergator，可能有利于量子計(jì)算領(lǐng)域。這個(gè)量子模擬器關(guān)注的是在很遠(yuǎn)距離內(nèi)相互作用的原子，從該團(tuán)隊(duì)網(wǎng)站上可以看到：

該游戲利用了丹麥物理學(xué)家尼爾斯·玻爾(Niels Bohr)的原子模型，即原子內(nèi)部的電子在不同狀態(tài)之間跳躍。這些被稱(chēng)為基態(tài)和激發(fā)態(tài)，基態(tài)是指電子通常占據(jù)的能級(jí)。如果給它額外的能量，例如，如果它吸收一個(gè)光子或一包光，或者與附近的原子或粒子碰撞，電子就會(huì)被激發(fā)。該模型解釋了瑞典科學(xué)家約翰內(nèi)斯·里德伯格(Johannes Rydberg)的光譜研究，特別是揭示了電子可以在很遠(yuǎn)的距離內(nèi)繞原子核旋轉(zhuǎn)，就像太陽(yáng)系的外行星一樣。

這種軌道被稱(chēng)為里德伯格狀態(tài)，原子電子被放置在遠(yuǎn)離離子核的軌道上。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，即使是在很遠(yuǎn)的其他原子中的電子也會(huì)受到運(yùn)動(dòng)的影響，這就導(dǎo)致了大型原子整體中基態(tài)和激發(fā)態(tài)原子的復(fù)雜模式。為期三年的Rydberg量子模擬器(RYSQ)項(xiàng)目是為了充分利用Rydberg原子的通用性，以解決各種各樣的量子模擬。

博科園｜研究/來(lái)自：CORDIS

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