西蒙算法:挖掘量子計(jì)算機(jī)的加速潛力

量子計(jì)算機(jī)是一種基于量子力學(xué)的計(jì)算設(shè)備，用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的對(duì)象是量子比特而非經(jīng)典計(jì)算機(jī)的電子比特?？茖W(xué)界普遍認(rèn)為，由于量子計(jì)算機(jī)能夠利用量子糾纏和疊加等獨(dú)特的量子物理屬性，在運(yùn)行某些特定算法時(shí)，它會(huì)比現(xiàn)有計(jì)算機(jī)更為快速和高效。遺憾的是，到目前為止，還沒(méi)有辦法在量子計(jì)算機(jī)上運(yùn)行這些量子算法來(lái)檢驗(yàn)這一理論。

近日來(lái)自南非的一組研究團(tuán)隊(duì)近日成功地在量子計(jì)算機(jī)上運(yùn)行了西蒙算法(Simon"s algorithm)，且這一算法在量子計(jì)算機(jī)上的運(yùn)行表現(xiàn)比電子計(jì)算機(jī)表現(xiàn)得更好。相關(guān)論文刊登在《物理評(píng)論快報(bào)》上。

西蒙算法便是適用于量子計(jì)算機(jī)算法中的一種，它由丹尼爾·西蒙20年前提出，認(rèn)為這種算法能夠挖掘量子計(jì)算機(jī)的加速潛力。西蒙算法的目的，是為了解決量子黑箱問(wèn)題，即將執(zhí)行計(jì)算任務(wù)的一段程序或者一個(gè)公式看作黑箱，看黑箱是否對(duì)每一個(gè)可能的輸入給出一個(gè)唯一的輸出。

據(jù)網(wǎng)上報(bào)道，研究團(tuán)隊(duì)在一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)上運(yùn)行了該算法的最簡(jiǎn)單版本，僅僅用了六個(gè)量子比特，量子計(jì)算機(jī)完成這一任務(wù)僅用了兩次迭代，而普通計(jì)算機(jī)得用三次。這種區(qū)別似乎不算什么，但人們相信，如果增加更多量子比特，量子計(jì)算機(jī)和普通計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的差別就會(huì)拉大，這也意味著，量子計(jì)算機(jī)能更快、更高效地解決此類算法問(wèn)題。不過(guò)，還是要潑一盆冷水，到目前為止，能夠運(yùn)行西蒙算法并沒(méi)有什么實(shí)際價(jià)值，該實(shí)驗(yàn)的唯一目的是證明量子計(jì)算機(jī)在一種算法上能夠做得更好。

不過(guò)，也別太灰心，證明了類似算法在量子計(jì)算機(jī)上運(yùn)行得更快，科研人員或可以期待，像肖爾算法(可被用來(lái)進(jìn)行大數(shù)質(zhì)因數(shù)分解，這是加密機(jī)制的重要組成部分)這樣的量子算法在量子計(jì)算機(jī)上同樣能“跑”得更快。