有些问题对于量子计算机来说也太难了
雅罗斯拉夫·库什塔/盖蒂图片社
研究人员发现了一种与奇特类型的量子物质相关的“噩梦场景”计算，即使对于非常高效的量子计算机也是无法解决的。
如果没有物质量子态的复杂性，确定材料的相可能相对简单。以水为例，很容易判断它是固相还是液相。然而，这项任务的量子版本可能更加艰巨。托马斯·舒斯特 加州理工学院的教授和他的同事现在已经证明，即使对于量子计算机来说，识别物质的量子相也会变得太困难。
他们对一个场景进行了数学分析，其中向量子计算机提供了一组有关物体量子态的测量结果，并且必须识别其相位。舒斯特说，这并不总是一个不可能的问题，但他的团队证明了物质的大部分量子相——液态水和冰的更奇特的亲戚，例如具有奇数电流的“拓扑”相——量子计算机可能需要计算非常长的时间。这种情况就像实验室实验的最糟糕版本，识别样本的特性需要让仪器保持数十亿或数万亿年的运行。
这并不意味着量子计算机对于这项任务来说实际上已经过时了。舒斯特表示，这些阶段不太可能出现在材料或量子计算机的实际实验中——它们更多的是对我们目前对量子计算缺乏理解的诊断，而不是迫在眉睫的实际威胁。 “它们就像一场噩梦，如果出现就会非常糟糕。它可能不会出现，但我们应该更好地理解它，”他说。
比尔·费弗曼 伊利诺伊州芝加哥大学的教授表示，这门研究课程提出了关于计算机一般能做什么的有趣问题。他说：“这可能更广泛地说明了计算的局限性，尽管某些特定任务获得了显着的加速，但即使对于高效的量子计算机来说，总会有一些任务仍然太难。”
从数学上讲，这项新研究将量子密码学中使用的量子信息科学的各个方面联系起来 他说，它具有物质物理学的基础思想，因此也有助于推动这两方面的发展。
展望未来，该团队希望将他们的分析扩展到更有能量或激发的物质的量子相，而众所周知，这些量子相很难更广泛地计算。
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