主題：量子計(jì)算機(jī)解開(kāi)“繩結(jié)”數(shù)學(xué)難題


2025年04月16日 07:43 來(lái)源： 科技日?qǐng)?bào)

　　量子計(jì)算機(jī)在解決拓?fù)鋵W(xué)難題上展現(xiàn)出巨大潛力。據(jù)英國(guó)《自然》網(wǎng)站日前報(bào)道，總部位于英國(guó)劍橋的Quantinuum公司研究人員在arXiv網(wǎng)站發(fā)布預(yù)印本論文稱，他們可利用量子計(jì)算機(jī)H2-2根據(jù)拓?fù)涮匦詤^(qū)分不同類型的繩結(jié)，且速度可能超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)。

　　研究團(tuán)隊(duì)利用量子算法計(jì)算繩結(jié)的“瓊斯不變量”（描述繩結(jié)拓?fù)涮匦缘臄?shù)值）。該算法由數(shù)學(xué)家弗加恩·瓊斯與計(jì)算機(jī)科學(xué)家多麗特·阿哈羅諾夫、澤夫·蘭道提出，可通過(guò)模擬繩結(jié)交叉點(diǎn)對(duì)應(yīng)的量子操作實(shí)現(xiàn)。團(tuán)隊(duì)已在H2-2上計(jì)算了含600個(gè)交叉點(diǎn)的瓊斯不變量，并預(yù)期未來(lái)設(shè)備可處理約3000個(gè)交叉點(diǎn)，超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)能力。

　　從數(shù)學(xué)上講，繩結(jié)交叉點(diǎn)與量子算法之間的理論等價(jià)性已經(jīng)為人所知數(shù)十年，但直到現(xiàn)在才由該團(tuán)隊(duì)完全付諸實(shí)踐。

　　團(tuán)隊(duì)表示，這一技術(shù)可用于檢查量子計(jì)算機(jī)是否工作正常，方法是對(duì)比同一種繩結(jié)的兩種不同展開(kāi)方式所得到的數(shù)字。這解決了量子計(jì)算的一個(gè)重要問(wèn)題，即量子優(yōu)勢(shì)意味著有一天經(jīng)典計(jì)算機(jī)將無(wú)法交叉驗(yàn)證量子計(jì)算的結(jié)果。

　　Quantinuum公司首席產(chǎn)品官伊利亞斯·汗表示，預(yù)計(jì)將于今年晚些時(shí)候推出的量子計(jì)算機(jī)Helios，或?qū)⒃诜治鰳O端復(fù)雜繩結(jié)方面進(jìn)一步突破經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)的限制。

　　團(tuán)隊(duì)還認(rèn)為，其他的拓?fù)鋵W(xué)問(wèn)題也可能適合量子計(jì)算，量子糾纏態(tài)的集體特性及局部變化下保持量子信息的性質(zhì)，與拓?fù)鋵W(xué)研究的幾何不變性高度契合。隨著量子硬件的發(fā)展，拓?fù)鋵W(xué)難題或?qū)⒊蔀轵?yàn)證量子計(jì)算機(jī)實(shí)用價(jià)值的重要領(lǐng)域。

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