速率快易控制 玻色子看好取代傳統電腦

【大紀元2013年01月04日訊】

（大紀元記者王明編譯報導）

兩個獨立的科學研究小組，建構了一種新型的裝置，能媲美量子電腦（quantum computer），且超越傳統電腦的運算能力，稱為玻色子取樣電腦（boson-sampling computer）。此裝置是傳統和量子電腦之間的橋樑。理論上，雖然玻色子取樣電腦的處理訊號速率低於量子電腦，但比傳統電腦更能處理一些棘手的問題。

據《每日科技新聞》（TechNewsDaily）網站最新報導，這種新電腦類似量子電腦，是依賴稱為「玻色子」（boson）的粒子，而量子電腦在一些重要方面不同於傳統電腦。一般的電腦是以1和0的訊號，被稱為二進位位元，經由電晶體內開或關的快速切換方式呈現。然而，量子電腦則是量子位元（quantum bits or qubits），量子在稱為「疊加」（superposition）狀態，可同時進行開和關的轉換。

這也使得這種新型裝置能同時進行兩種運算。量子物理學容許這樣的現象發生，因為量子科學家們認為，粒子能立即在不同地方存在，或同時以相反的方向旋轉。

原則上，量子電腦比傳統電腦在解決某些問題時，運算速率快許多，因為量子電腦可立即貫穿所有可能的組合。一台300量子位元處理速率的量子電腦，可於一瞬間完成的運算次數，較宇宙中所有的原子數量還多。

創建量子電腦 難度極高
然而，將量子維持在疊加的狀態深具挑戰性，而且問題會變得更加困難，因為牽涉了更多的量子位元。因此，欲建立較傳統電腦處理能力更強大的量子電腦，已經證明是項相當艱難的挑戰。

而玻色子電腦的好處是，並不需要量子位元。澳洲昆士蘭大學的量子物理學家布魯姆（Matthew Broome）說：「這在技術上比創建一台全面性的量子電腦要單純許多。」實際上，玻色子電腦是一種特殊型態的量子電腦。

玻色子電腦和一般量子電腦的主要區別，在於前者解決不了一般適用於量子電腦的問題，但依據推測，仍能解決傳統電腦無法處理的大量棘手問題。玻色子取樣電腦是介於兩者之間的中級模式。

玻色子電腦 前景看好
玻色子電腦並非基於量子位元，而是被稱為玻色子的粒子。英國牛津大學量子研究人員沃姆斯利（Ian Walmsley）說：「我們的裝置是使用光子。光子是構成光的能量包，且是玻色子的一種。」

布魯姆和沃姆斯利分別隸屬不同研究小組，各組都分別設計玻色子電腦。他們的電腦涉及多種都能產生單一光子的設備。光子被置入彼此相互作用的網絡。之後，他們裝設感應器用來分析粒子，顯現光子的輸出結果。

這些輸出光子呈現的計算工作，操作過程稱為玻色子取樣。當更多光子輸出，其運算速率也迅速增長，便能遠遠超越傳統電腦。新電腦能夠準確地解決光子採用何種路徑的問題，布魯姆和其他的同事輸出3個光子，而沃姆斯利和合作者則是4個。

由於玻色子的取樣運算仍處於初步階段，尚無法確定這些計算機是否能超越目前玻色子取樣的處理能力，進而解決更多的問題。不過，這項研究表明，基於量子物理原理的電腦確實可以超越傳統電腦的範疇，並處理問題。

布魯姆說：「現在透過玻色子取樣技術，我們研發出依據量子物理學的裝置，可以解決被認為是傳統電腦無法處理的棘手問題。」

（責任編輯：林文）