因斯布魯克量子計算機將信息存儲在單個被捕獲的鈣原子中，每個鈣原子都有8種狀態(tài)。圖片來源：奧地利因斯布魯克大學

　　奧地利因斯布魯克大學實驗物理系托馬斯·蒙茲團隊成功開發(fā)了一種量子計算機，可使用所謂的“量子數(shù)字”執(zhí)行任意計算，從而以更少的量子粒子釋放更多的計算能力。該項研究成果發(fā)表在最新一期《自然·物理學》雜志上。

　　計算機使用0和1，也就是二進制信息進行運算。在此基礎(chǔ)上，今天的量子計算機在設(shè)計時也考慮到了二進制信息處理。“然而，量子計算機的構(gòu)建模塊不僅僅是0和1”，因斯布魯克大學實驗物理學家馬丁·林保爾解釋道，“將它們限制為二進制系統(tǒng)會阻礙這些設(shè)備發(fā)揮其真正潛力。”

　　盡管以0和1存儲信息并不是最有效的計算方式，但卻是最簡單的方式。簡單通常還意味著可靠且穩(wěn)健，對錯誤具有抵抗性，因此二進制信息已成為經(jīng)典計算機無可挑戰(zhàn)的標準。

　　在量子世界中，情況就大不相同了。例如，在因斯布魯克量子計算機中，信息存儲在單個捕獲的鈣原子中。這些原子中的每一個天然有8種不同的狀態(tài)，通常只有其中兩種用于存儲信息。但事實上，幾乎所有現(xiàn)有的量子計算機都可訪問更多的量子狀態(tài)。

　　因斯布魯克大學物理學家開發(fā)的量子計算機，可使用鈣原子中多達7種狀態(tài)來充分利用這些原子的潛力。與經(jīng)典案例相反，使用更多狀態(tài)并不會降低計算機的可靠性。研究人員表示，量子系統(tǒng)自然不只有兩種狀態(tài)，新研究證明了多狀態(tài)同樣可以很好地被控制。

　　另一方面，許多需要量子計算機的任務(wù)，例如物理、化學或材料科學中的問題，也很自然地用量子數(shù)字語言表達。為量子位重寫語言，對于今天的量子計算機來說過于復(fù)雜。林保爾解釋說：“不僅對于量子計算機，而且對于它的應(yīng)用來說，超越0和1是非常自然的，這使我們能夠釋放量子系統(tǒng)的真正潛力。”