2024-11-13 12:12 来源：本站编辑
变得有用是量子时代故事的下一个关键章节。
量子计算机在解决问题的任务上还没有超越今天的计算机，但弗吉尼亚理工大学的一个研究小组计划使下一个里程碑更接近：应用一种算法，可以同时针对不同类型的量子计算机和正在解决的特定问题进行定制。
本月早些时候，美国能源部向这个跨学科、多所大学组成的团队提供了5年500万美元的资助，以将该计划付诸实施。
量子计算机以一种全新的方式处理信息。通过在量子水平上利用物理的反直觉行为，某些类型的计算算法以指数级的速度运行。虽然这项技术正在迅速发展，但它还处于早期阶段。
“我们有中等大小的量子处理器，可以做各种各样的事情，但我们还没有达到可以对一个重要问题产生影响的阶段，无论是与药物设计、能量收集还是其他有关的问题，”弗吉尼亚理工大学物理学教授、该项目的首席研究员埃德巴恩斯（Ed Barnes）说。
什么事耽搁了？在很大程度上，是笨拙的算法。
“现有的量子算法被设计为在通用量子机器上运行，但我们认为，根据我们试图解决的问题，我们将使用不同的量子计算机，这将是一个长期的中间立场，”巴恩斯说，他是罗杰·h·摩尔和莫杰德·哈塔姆·摩尔学院院长研究员。
例如，量子计算机最常见的一种类型是基于超导材料制成的电子电路。另一个平台是基于硅制造的纳米结构，还有一个是利用被捕获并被光控制的原子。
由于功能和形式不同，这些量子机器可能更适合于解决不同类型的问题。同样，不同的算法可能在不同的机器上运行得更好——这就是弗吉尼亚理工大学方法的关键所在。
“量子计算机非常多样化，”弗吉尼亚理工大学量子信息科学与工程中心主任、物理学教授索菲亚·伊科诺莫（Sophia Economou）说。“如果你编写一个程序，如果你想要获得最佳性能，你就不能真正忽略其背后的物理或工程原理。”
为了提高性能，弗吉尼亚理工大学化学系的Barnes、Economou和Nick Mayhall正在利用他们三人在过去几年里开创的一种方法，专注于改进近期量子应用的算法。
以这项工作为出发点，研究人员与弗吉尼亚理工大学计算机科学系的Sumeet Khatri、北卡罗来纳州立大学的Alexander Kemper和加州大学圣巴巴拉分校的Murphy Niu合作。
在项目过程中，该团队将扩展自适应算法，以考虑量子计算硬件，并设计它来定制它想要解决的问题，这将使计算机更快地找到解决方案。
该团队将在三个主要应用领域测试他们的方法：化学、机器学习和材料物理。
