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這里是科學(xué)美國人——60秒科學(xué)。我是克里斯托弗·因塔利亞塔。
計算機將用“1”或“0”表示的二進制位來傳輸信息，邏輯屬性表示為“關(guān)或開”。而在量子計算機中，“關(guān)或開”邏輯則變得更加靈活。因為量子計算中的二進制位被稱為“量子比特”或“量子位”，它們能同時既是“0”又是“1”。
想象一下：在空中翻轉(zhuǎn)的硬幣落地前，我們可以認為它既是正面朝上也是反面朝上。這就像量子位一樣。在測量之前，量子位既是0也是1，就像硬幣落地前，它既是正面朝上也是反面朝上一樣。
但是量子的不可思議之處遠不只限于量子位。因為物理學(xué)家還創(chuàng)造出了被稱為“quDits”的雙光子和光粒，其中“D”代表多維度。這些維度是光的各種顏色。普通量子位表示為0或1，而光子高維量子態(tài)同時是粉色、紫色、紅色和橙色。
事實上，相較于兩個維度的量子位，它們可以同時處于10種不同的顏色狀態(tài)，這在數(shù)學(xué)上意味著10個不同的維度。如果這聽起來很瘋狂，我們再設(shè)想一下：把有兩個面的硬幣換成有10個面的骰子，讓其在空中旋轉(zhuǎn)。這樣就同時有了10種可能。這項研究發(fā)表在《自然》期刊上。
量子位的巨大優(yōu)勢以及開發(fā)量子位的意義在于，量子位比經(jīng)典二進制位包含更多信息，這表明從理論上來說，相較于普通計算機，量子計算機利用量子位解開超復(fù)雜方程的速度會更快。至于高維量子態(tài)，它們能保有更多信息。
這項研究的作者是位于蒙特利爾的國家科學(xué)研究所的羅伯托·莫蘭多蒂，他表示，他們用來處理高維量子態(tài)的設(shè)備大多是便宜的現(xiàn)成通信裝置。這表明，普通人有一天也可以接觸到量子計算。但至少目前來看，可在全世界市場買到的量子計算機只有一種狀態(tài)：貴。
謝謝大家收聽科學(xué)美國人——60秒科學(xué)。我是克里斯托弗·因塔利亞塔。
譯文為可可英語翻譯，未經(jīng)授權(quán)請勿轉(zhuǎn)載！
