薩塞克斯大學(xué)的量子物理學(xué)家創(chuàng)建了一種算法，該算法可加快當(dāng)前正在開發(fā)的早期量子計算機的計算速度。他們創(chuàng)造了一種新的方式來圍繞量子計算機路由離子(或帶電原子)，以提高計算效率。

蘇塞克斯團隊已經(jīng)展示了如何使用他們的新“路由算法”最有效地完成這種量子計算機中的計算。他們的論文“用于全球連接的被困離子量子計算機的高效量子位路由”發(fā)表在《高級量子技術(shù)》雜志上。

該項目的團隊由Winfried Hensinger教授領(lǐng)導(dǎo)，包括Mark Webber，Steven Herbert博士和Sebastian Weidt博士?？茖W(xué)家們創(chuàng)造了一種新的算法，可以調(diào)節(jié)量子計算機中的流量，就像管理繁忙城市中的流量一樣。在捕獲離子設(shè)計中，量子位可以物理長距離傳輸，因此它們可以輕松地與其他量子位相互作用。他們的新算法意味著數(shù)據(jù)可以流經(jīng)量子計算機，而不會發(fā)生“交通擁堵”。這反過來帶來了功能更強大的量子計算機。

量子計算機有望解決經(jīng)典計算機過于復(fù)雜的問題。量子計算機使用量子位(qubit)以新穎而強大的方式處理信息。團隊首先分析的特定量子計算機體系結(jié)構(gòu)是“捕獲離子”量子計算機，它由懸浮在芯片表面上方的具有單個帶電原子或離子的硅微芯片組成。這些離子用于存儲數(shù)據(jù)，其中每個離子都保存一個量子位的信息。在這種量子計算機上執(zhí)行計算需要圍繞離子移動，這類似于玩Pacman游戲，并且數(shù)據(jù)(離子)可以更快，更高效地移動，量子計算機將變得越強大。

在構(gòu)建大規(guī)模量子計算機的全球競賽中，有兩種領(lǐng)先的方法：IBM和Google等小組關(guān)注的“超導(dǎo)”設(shè)備以及蘇塞克斯大學(xué)離子量子技術(shù)小組所使用的“俘獲離子”設(shè)備，以及新興公司Universal Quantum等。

超導(dǎo)量子計算機具有固定的量子位，通常只能與彼此緊鄰的量子位進行交互。涉及遙遠量子位的計算是通過一系列相鄰的量子位進行通信來完成的，該過程類似于電話游戲(也稱為“中國低語”)，在這種過程中，信息沿一條人從一個人傳給另一個人。與電話游戲一樣，信息鏈越長，信息越容易被破壞。實際上，研究人員發(fā)現(xiàn)該過程將限制超導(dǎo)量子計算機的計算能力。

相反，通過將新的路由算法部署到其被困離子體系結(jié)構(gòu)中，蘇塞克斯大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，他們的量子計算方法可以實現(xiàn)令人印象深刻的計算能力。“量子體積”是一個新的基準(zhǔn)，用于比較近期量子計算機的計算能力。他們能夠使用Quantum Volume將其架構(gòu)與超導(dǎo)量子位模型進行比較，在這兩種方法中，他們都假定了相似的誤差水平。他們發(fā)現(xiàn)，捕獲離子方法的性能始終優(yōu)于超導(dǎo)量子比特 這種方法是可行的，因為它們的路由算法本質(zhì)上允許量子位直接與更多的量子位進行交互，從而提高了預(yù)期的計算能力。

薩塞克斯大學(xué)蘇塞克斯量子技術(shù)中心的博士研究員馬克·韋伯說：“我們現(xiàn)在可以預(yù)測我們正在構(gòu)建的量子計算機的計算能力。我們的研究表明，捕獲離子設(shè)備具有根本優(yōu)勢，并且新的路由算法將使我們能夠最大化早期量子計算機的性能。”

薩塞克斯大學(xué)蘇塞克斯量子技術(shù)中心主任漢辛格教授評論說：“的確，這項工作是朝著建立可以解決現(xiàn)實世界問題的實用量子計算機的又一塊墊腳石。”

溫弗里德·亨辛格(Winfried Hensinger)教授和塞巴斯蒂安·魏特(Sebastian Weidt)博士最近成立了自己的衍生公司Universal Quantum，旨在建造世界上第一臺大規(guī)模量子計算機。它吸引了一些世界上最強大的科技投資者的支持。該團隊于2017年率先發(fā)布了有關(guān)如何構(gòu)建大規(guī)模陷阱離子量子計算機的藍圖。