量子電腦發展到了什麼程序，256位元模擬器是什麼樣？

一個由哈佛大學和麻省理工學院的研究人員合作的小組，採用光鑷把作為

量子位元

的低溫銣原子排布成需要的各種幾何形狀，造出具有

256個量子位元的

量子模擬器

，是同類技術中目前為止規模最大的一個。

研究報告的主要撰寫者埃巴迪介紹說，規模最大和具有可程式設計性是這套系統最引人注目的成就。在合適的條件下，擁有

256個

量子位元

的系統比起使用傳統位元的電腦，所能處理的資訊量呈指數級增長。

“256個量子位元系統能處理的量子態的數量，比太陽系內原子的總數還多。”埃巴迪如此形容這個系統所能應對的大容量資訊。位元是傳統電腦的基本資訊單位，量子位元就是

量子電腦

的基本單位。

研究稱這個模擬器已經幫助他們實驗觀測了物質的幾個奇特的量子態，都是以前的實驗無法觀測到的，比如磁性在量子水平上如何運作。這些實驗有助於探索各種材料的量子物理特性，以開發具有各種新特性的高階材料。

這套系統是在研究組

2017年的成果上進一步發展而來，當時研究組造出的系統具有51個量子位元。那套系統使用一維光鑷順序排布低溫銣原子。光鑷，也叫光學鑷子或光鉗，是一種透過高度聚焦鐳射束產生力量移動微小物體的裝置。

新系統使用二維光鑷操作銣原子，從而把系統的規模從

51個量子位元增加到256個。由於光鑷操作的精確度，研究人員可以排布出無瑕疵的分佈形狀，例如方形、蜂窩形或三角格子形等，並讓不同的量子位元之間產生不同的互動。

“這套新系統的一個重要部件是名為空間光調製器的裝置，用於產生數百個高度聚焦的光鑷鐳射束。這些裝置其實就和投影器把影象投影到螢幕上的原理一樣，只不過我們把它改造用於我們的

量子模擬器

。

”

研究稱，原子剛載入光鑷的時候是無序的狀態，先要把它們按照需要的幾何圖形佈局，然後再用光鑷把原子精確定位。研究稱，鐳射在幫助他們精確定位的同時，又不會破壞這些原子的量子相干性。

這個專案組目前在繼續改善鐳射對量子位元的控制力，從而進一步提升其程式設計的能力，並開始探索這樣規模的量子模擬器可以適用於哪些實際的領域。

“這項研究提供了多個全新的科研方向，我們還遠未觸及這樣的系統能力所能達到的極限。”