用时间晶体就能把整个人类互联网嵌入到几个量子比特中

听起来仿若来自科幻小说的时间晶体,却可能带来量子网络的下一次重大飞跃。日本团队提出了一种使用时间晶体来模拟大型网络的方法——几乎不需要多少算力。

他们在10月16日的《科学进展》上发表了研究结果。

时间晶体是在2012年首次被理论化并于2017年被观察到的物理对象。它是物质在时间结构上的自我重复。普通晶体,如钻石或盐,会在空间中重复其原子排列方式,但在时间上没有任何规律性。时间晶体会自我组织并按时间重复其模式,这意味着它们的结构会随着时间的推移而周期性地变化。

美国时间学会国家信息学研究所信息学教授、论文作者Kae Nemoto说:“时间晶体是非常活跃的研究领域,并且已经经过了多种多样的实验。但是,尚缺乏对时间晶体的性质、表征以及可能应用的直观、完整的了解。在本文中,我们提供了基于图论和统计力学的新工具来填补这一空白。”

Nemoto和她的团队专门研究了时间晶体的量子性质——它们如何以可预测的重复模式在时间之中周期运动,可以用来模拟大型专用网络,如通信系统或人工智能。

论文的第一作者、美国国立信息学研究所的Marta Estarellas说:“在经典物理的世界中,模拟大型网络几乎是不可能的,因为那将需要大量的计算资源。我们不仅提供了一种表示和理解量子过程的新方法,而且是看待量子计算机的新颖角度。”

量子计算机可以存储和处理多种信息状态,这意味着它们可以同时生成多个潜在线程来处理庞大的数据集,而非像传统计算机那样以线性的方式一一解答。

研究人员计划在实测后,就使用时间晶体探索不同的量子系统。他们的目标是实际应用,将指数级的复杂网络嵌入到几个量子位中。

Nemoto说:“同时使用这种方法和几个量子比特,就可以模拟一个复杂的网络——规模相当于整个全球互联网的网络。”

原文:https://phys.org/news/2020-10-crystals-future.html

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