量子计算机的一种新设计

创建一台足够强大的量子计算机来解决我们用现有计算机无法解决的问题，对量子物理学家来说仍然是一个巨大的挑战。一个功能良好的量子模拟器——一种特定类型的量子计算机——可能会带来关于世界如何在最小尺度上工作的新发现

代尔夫特理工大学的量子科学家Natalia Chepiga开发了一份指南，介绍如何升级这些机器，使其能够模拟更复杂的量子系统。这项研究现在发表在《物理评论快报》上

研究人员Natalia Chepiga表示：“创建有用的量子计算机和量子模拟器是当今量子科学中最重要和最具争议的话题之一，有可能彻底改变社会。”。量子模拟器是一种量子计算机。Chepiga解释道，“量子模拟器旨在解决量子物理的悬而未决的问题，以进一步推动我们对自然的理解。量子计算机将在社会生活的各个领域有广泛的应用，例如金融、加密和数据存储。”

“有用的量子模拟器的一个关键因素是控制或操纵它的可能性。”切皮加说。“想象一下，一辆没有方向盘的汽车。它只能向前行驶，但不能转弯。它有用吗？只有当你需要朝一个特定的方向行驶时，答案才会是‘不！'. 如果我们想创造一台量子计算机，在不久的将来能够发现新的物理现象，我们需要建立一个“方向盘”来调整看似有趣的内容。在我的论文中，我提出了一个协议，创建一个完全可控的量子模拟器。“

该协议是一个配方——量子模拟器必须可调的一组成分。在量子模拟器的传统设置中，铷（Rb）或铯（Cs）原子被一个激光瞄准。因此，这些粒子会吸收电子，从而变得更有能量；它们会被激发。

”Chepiga解释道：“我证明，如果我们使用两个不同频率或颜色的激光器，从而将这些原子激发到不同的状态，我们可以将量子模拟器调整到许多不同的设置。”，但现在你得到了一个真正的3D立方体，你可以用不同的方式触摸、旋转和探索，”切皮加继续说道，“理论上，我们可以通过引入更多的激光来增加更多的维度。“

”Chepiga解释道：“具有许多粒子的量子系统的集体行为非常难以模拟。除了几十个粒子之外，用我们常用的计算机或超级计算机进行建模还必须依赖于近似。”。“当考虑到更多粒子、温度和运动的相互作用时，计算机需要进行太多的计算。

量子模拟器是由量子粒子组成的，这意味着组件是纠缠的。”纠缠是量子粒子之间共享的某种相互信息。这是模拟器的固有特性，因此可以克服这一计算瓶颈。