今年早些时候,实验打破了预期突破极限经典计算被认为具有的能力。老式的二进制技术不仅解决了被认为是量子处理特有的问题,而且还超越了它。
现在,美国熨斗研究所计算量子物理中心的物理学家对这一壮举有了解释,这可能有助于更好地定义两种截然不同的数字处理方法之间的界限。
该问题涉及模拟所谓的动力学横向场伊辛(TFI) 模型,描述分布在空间中的粒子之间的量子自旋态的排列。
鉴于问题的性质,它被认为是测试当前极限的完美主题,它利用了存在于不确定的模糊状态中的未观察到的粒子背后的概率数学。
就像那次测试一样成功,后续实验表明经典计算机也能做到。
根据熨斗研究所的 Joseph Tindall 和 Dries Sels 的说法,这是可能的,因为一种行为称为禁闭,其中极其稳定的状态出现在未确定的粒子属性的相互关联的混沌中,为经典计算机提供了可以建模的东西。
“我们并没有真正引入任何尖端技术,”说廷德尔。 “我们以简洁而优雅的方式汇集了很多想法,使问题得以解决。”
研究的关键是确定 TFI 模型中是否存在限制并加以利用。坐月子并不是一个新现象,但在此之前它并没有与该模型联系在一起。
限制将粒子保持在较小的簇中,限制了可用能量并为粒子设置了障碍可以在系统中传播的概率组合是量子物理学的特征。这有点像只需要解决一个巨大拼图的一个小角落,而不是整个拼图。
通过一系列的模拟和计算,研究团队能够证明经典计算机算法可以描述 TFI 模型中发生的情况,而且比传统计算机算法更有效、更准确。和电脑一样多。
“在这个系统中,磁铁不会突然爬起来,”说廷德尔。 “即使在很长的时间尺度上,它们实际上只会围绕其初始状态振荡。”
“从物理学的角度来看,这非常有趣,因为这意味着系统保持在一种具有非常特定结构的状态,而不仅仅是完全无序。”
研究结果限制了我们的期望;具体来说,他们可以承担哪些传统计算系统无法承担的任务(我们现在可以从列表中删除这一任务)。然而,许多承诺仍有待实现,科学家们仍在推动和刺激这些系统,看看有什么可能。
“量子计算可以做的事情和经典计算机可以做的事情之间存在一些界限,”说廷德尔。
“目前,这个界限非常模糊。我认为我们的工作有助于进一步澄清这个界限。”
该研究发表于物理评论快报。