中国研究人员报告能用现有量子计算机破解 2048 位 RSA

中国研究人员报告能用现有量子计算机破解2048位RSA清华和浙大等中国研究人员在预印本平台上发表，报告破解2048位RSA密钥所需的量子比特数可以大幅减少，现有的量子计算机就能做到。研究人员称，PeterShor早在1990年代就发现用量子计算机进行大数的因式分解是很容易的，但所需的量子比特数需要多达数百万，现有技术还制造不出此类规模的量子计算机。今天最先进的量子计算机只有数百个量子比特——如IBM的Osprey有433个量子比特。中国研究人员提出了一种优化方法，将所需的量子比特数减少到372个量子比特——这是现有技术能做到的，虽然中国还没有如此先进的量子计算机。知名加密学专家BruceSchneier在其博客上指出，中国研究人员提出的优化方法是基于PeterSchnorr最近发表的一篇受争议论文，Schnorr的算法在较大的系统上崩溃了，所以中国的方法是否成功还是未知，但至少IBM的研究人员可以测试下了。来源，来自：雷锋频道：@kejiqu群组：@kejiquchat投稿：@kejiqubot

研究人员发现了阻碍量子计算机发展的物理极限

研究人员发现了阻碍量子计算机发展的物理极限维也纳科技大学的研究人员发现，时间测量设备存在一种新的权衡，可能对大规模量子计算机性能设定硬性限制。尽管问题不紧迫，但我们将量子操作系统从原型发展为实用计算机将面临越来越大的挑战。时间的度量受到物理限制，其中一个限制是时间分割的精度。"时间测量总是与熵有关，"维也纳科技大学量子信息与量子热力学交叉研究小组负责人、高级作者MarcusHuber说。研究表明，除非有无限能量，否则快速计时钟最终会遇到精度问题。时钟要么运行得快，要么运行得精确，两者不能同时兼得。对于量子计算等技术而言，时间的准确性至关重要。粒子数量增加时，计算的时间变得更加有限。虽然其他因素也限制量子计算机的精度，但时间测量的基本极限也起着关键作用。量子计算机的未来稳定性和性能，可能取决于我们是否能够解决时间测量方面的物理障碍。——（概述）

IBM计算机“基准”实验显示量子计算机将在两年内超越传统计算机

IBM计算机“基准”实验显示量子计算机将在两年内超越传统计算机这项新研究的成果发表在上周的《自然》杂志上。科学家们使用IBM量子计算机Eagle来模拟真实材料的磁性，处理速度比传统计算机更快。IBM量子计算机之所以能超越传统计算机，是因为其使用了一种特殊的误差缓解过程来补偿噪声带来的影响。而噪声正是量子计算机的一个基本弱点。基于硅芯片的传统计算机依赖于“比特（bit）”进行运算，但其只能取0或1这两个值。相比之下，量子计算机使用的量子比特可以同时呈现多种状态。量子比特依赖于量子叠加和量子纠缠等量子现象。理论上这使得量子比特的计算速度更快，而且可以真正实现并行计算。相比之下，传统计算机基于比特的计算速度很慢，而且需要按顺序依次进行。但从历史上看，量子计算机有一个致命的弱点：量子比特的量子态非常脆弱，来自外部环境的微小破坏也会永远扰乱它们的状态，从而干扰所携带的信息。这使得量子计算机非常容易出错或“出现噪声”。在这一新的原理验证实验中，127量子比特的Eagle超级计算机用建立在超导电路上的量子比特计算了二维固体的完整磁性状态。然后，研究人员仔细测量每个量子比特所产生的噪声。事实证明，诸如超级计算材料中的缺陷等因素可以可靠预测每个量子比特所产生的噪声。据报道，研究小组随后利用这些预测值来模拟生成没有噪音的结果。量子霸权的说法之前就出现过。2019年，谷歌的科学家们声称，公司开发的量子计算机Sycamore在200秒内解决了一个普通计算机需要1万年才能破解的问题。但谷歌量子计算机所解决的问题本质上就是生成一长串随机数，然后检查它们的准确性，并没有什么实际用途。相比之下，用IBM量子计算机完成的新实验是一个高度简化但有真实应用价值的物理问题。2019年谷歌量子霸权研究成果参与者之一、加州大学圣巴巴拉分校物理学家约翰·马丁尼斯(JohnMartinis)表示，“这能让人们乐观认为，它将在其他系统和更复杂的算法中发挥作用。”（辰辰）...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366285.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1366285.htm

加州理工学院科学家推出消除量子计算机错误的新方法

加州理工学院科学家推出消除量子计算机错误的新方法未来的量子计算机有望彻底改变各个领域的问题解决方式，例如创造可持续材料、开发新药物以及揭示基础物理学中的复杂问题。然而，这些开创性的量子系统目前比我们今天使用的经典计算机更容易出错。如果研究人员能拿出一块特殊的量子橡皮擦，把错误擦掉，岂不美哉？研究人员首次成功演示了"擦除"错误的识别和清除。据《自然》杂志报道，由加州理工学院领导的一组研究人员率先展示了一种量子橡皮擦。物理学家们证明，他们可以精确定位并纠正量子计算系统中被称为"擦除"错误的错误。这项新研究的共同第一作者、加州理工学院物理学教授曼努埃尔-恩德雷斯实验室的研究生亚当-肖说："通常很难检测到量子计算机中的错误，因为仅仅是寻找错误的行为就会导致更多错误的发生。但我们的研究表明，通过一些细致的控制，我们可以精确定位并消除某些错误，而不会造成任何后果，这就是擦除这一名称的由来。"量子计算机基于亚原子领域的物理定律，例如纠缠，这是一种粒子在不直接接触的情况下保持相互连接和模仿的现象。在这项新研究中，研究人员重点研究了一种使用中性原子阵列或不带电原子的量子计算平台。具体来说，他们操纵了封闭在激光制成的"镊子"内的单个碱土中性原子。这些原子被激发至高能状态，即"雷德贝格"状态，在这种状态下，相邻原子开始相互作用。虽然量子设备中的错误通常很难被发现，但研究人员已经证明，只要小心控制，一些错误就能让原子发光。研究人员利用这种能力，使用原子阵列和激光束执行了一次量子模拟，如图所示。实验表明，他们可以摒弃发光的错误原子，使量子模拟运行得更有效率。图片来源：加州理工学院/兰斯-林田这项研究的另一位共同第一作者帕斯卡尔-烁尔（PascalScholl）解释说："我们量子系统中的原子会彼此交谈并产生纠缠，"他曾是加州理工学院的博士后学者，现就职于法国一家名为PASQAL的量子计算公司。纠缠是量子计算机超越经典计算机的关键所在。"然而，自然界并不喜欢保持这种量子纠缠状态，"Scholl解释说。"最终，错误会发生，从而破坏整个量子态。这些纠缠态可以看作是装满苹果的篮子，原子就是苹果。随着时间的推移，一些苹果会开始腐烂，如果不把这些苹果从篮子里拿出来换成新鲜的，那么所有的苹果都会迅速腐烂。目前还不清楚如何才能完全防止这些错误的发生，因此，目前唯一可行的办法就是检测和纠正错误"。新的错误捕捉系统的设计方式是，错误的原子在受到激光照射时会发出荧光或发光。Scholl说："我们有发光原子的图像，它们会告诉我们错误在哪里，因此我们可以将它们排除在最终统计之外，或者使用额外的激光脉冲来主动纠正它们。"在中性原子系统中实施擦除检测的理论最早是由普林斯顿大学电气与计算机工程教授杰夫-汤普森（JeffThompson）及其同事提出的。该团队最近还在《自然》（Nature）杂志上报告了该技术的演示。加州理工学院团队表示，通过消除和定位他们的雷德堡原子系统中的错误，他们可以提高纠缠的总体速率或保真度。在这项新研究中，研究小组发现，1000对原子中只有一对未能纠缠在一起。这比之前的结果提高了10倍，也是在这类系统中观察到的最高纠缠率。归根结底，这些结果对使用雷德贝格中性原子阵列的量子计算平台来说是个好兆头。中性原子是最具可扩展性的量子计算机类型，但直到现在它们才具有高纠缠保真度。参考文献：《高保真雷德堡量子模拟器中的擦除转换》，作者：PascalScholl、AdamL.Shaw、RichardBing-ShiunTsai、RanFinkelstein、JoonheeChoi和ManuelEndres，2023年10月11日，《自然》杂志。DOI:10.1038/s41586-023-06516-4编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1404799.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1404799.htm

BBC：量子技术突破可能带来计算机革命

BBC：量子技术突破可能带来计算机革命研究人员离实现制造多任务的“量子”计算机又近了一步，那将是比现有的最先进的超级计算机更强大的计算机。量子计算机利用了亚原子粒子的怪异特性。所谓的量子波粒能够同时存在于两个地方，而且即使分隔数百万英里仍然匪夷所思地能够保持关联性。英国苏塞克斯大学（SussexUniversity）的研究团队实现了在电脑芯片之间以前所未有的速度和精度传送量子信息。一个研究当中的障碍就是需要在芯片之间迅速和可靠地传送量子信息：信息受损就会产生误差。不过汉辛格教授的团队已经取得了突破，他们发表在《自然通讯》期刊上的研究表明，他们可能已经克服了上述障碍。这个团队研发了从一个芯片向另外一个芯片以创纪录的速度传送信息的系统，传送可靠率达到了99.999993%。研究人员说，这显示了在原则上许多芯片能够插在一起形成算力更强大的量子计算机。——（节选）

研究人员“分裂”声子 迈向新型线性机械量子计算机

研究人员“分裂”声子迈向新型线性机械量子计算机在两个实验中-也是同类实验中的首创，由AndrewCleland教授领导的团队使用一种称为声学分束器的装置来“分裂”声子，从而证明它们的量子特性。通过证明分束器可用于为一个声子诱导特殊的量子叠加态，并进一步在两个声子之间产生干涉，研究团队迈出了创建新型量子计算机的第一个关键步骤。该结果最近发表在《科学》杂志上，并建立在普利兹克分子工程团队多年在声子方面的突破性工作的基础上。在同类实验中，普利兹克分子工程学院的一个研究团队迈出了创建线性机械量子计算机的关键步骤。将声子“分裂”成叠加态在实验中，研究人员使用的声子音调比人耳所能听到的高大约一百万倍。此前，Cleland和他的团队弄清楚了如何创建和检测单个声子，并且是第一个纠缠两个声子的人。为了展示这些声子的量子能力，包括Cleland的研究生HongQiao在内的团队创建了一个分束器，可以将一束声波分成两半，传输一半并将另一半反射回其源（分束器已经存在用于光并且具有被用来证明光子的量子能力）。整个系统包括两个用于产生和检测声子的量子位，在极低的温度下运行，并使用单独的表面声波声子，这些声子在材料表面传播，在这种情况下是铌酸锂。研究生HongQiao（左）和研究生ChrisConner在AndrewCleland教授的实验室工作。然而，量子物理学认为单个声子是不可分割的。因此，当团队将单个声子发送到分束器时，它并没有分裂，而是进入了量子叠加状态，即声子同时被反射和传输的状态。观察（测量）声子会导致该量子态坍缩为两个输出之一。该团队找到了一种通过在两个量子位中捕获声子来维持叠加状态的方法。量子比特是量子计算中信息的基本单位。实际上只有一个量子位捕获了声子，但研究人员在测量后才能分辨出是哪个量子位：换句话说，量子叠加从声子转移到两个量子位。研究人员测量了这两个量子比特的叠加，产生了“分束器正在产生量子纠缠态的黄金标准证据”，克莱兰说，他也是美国能源部阿贡国家实验室的科学家。结果显示声子表现得像光子在第二个实验中，该团队想要展示一种额外的基本量子效应，该效应在1980年代首次用光子证明。现在称为Hong-Ou-Mandel效应，当两个相同的光子同时从相反方向发送到分束器时，叠加的输出会发生干涉，因此两个光子总是一起传播，在一个或另一个输出方向上。重要的是，当团队用声子进行实验时，情况也是如此——叠加的输出意味着两个探测器量子位中只有一个捕获声子，从一个方向而不是另一个方向。尽管量子位一次只能捕获一个声子，而不是两个，但放置在相反方向的量子位永远不会“听到”声子，这证明两个声子都朝着相同的方向移动。这种现象称为双声子干涉。新论文的作者包括（左起）研究生RhysPovey、研究生ChrisConner、研究生JacobMiller、研究生YashJoshi、研究生HongQiao（论文的第一作者）、研究生HaoxiongYan、研究生XuntaoWu和博士后研究员GustavAndersson。与光子相比，让声子进入这些量子纠缠态是一个更大的飞跃。这里使用的声子虽然不可分割，但仍然需要数千万亿个原子以量子力学方式协同工作。如果量子力学只在最微小的领域统治物理学，那么它就会提出这个领域的终点和经典物理学的起点的问题；该实验进一步探讨了这种转变。Cleland说：“所有这些原子都必须一致地表现在一起，以支持量子力学所说的它们应该做的事情。这有点不可思议。量子力学的奇异之处不受大小的限制。”创建一台新的线性机械量子计算机量子计算机的强大之处在于量子领域的“怪异”。通过利用叠加和纠缠的奇怪量子力量，研究人员希望解决以前棘手的问题。一种方法是在所谓的“线性光学量子计算机”中使用光子。使用声子而不是光子的线性机械量子计算机本身就有能力进行新的计算。“双声子干涉实验的成功是表明声子等同于光子的最后一块，”Cleland说。“结果证实我们拥有构建线性机械量子计算机所需的技术。”与基于光子的线性光量子计算不同，UChicago平台直接将声子与量子比特集成在一起。这意味着声子可以进一步成为混合量子计算机的一部分，它将最好的线性量子计算机与基于量子位的量子计算机的能力结合起来。下一步是使用声子创建逻辑门-计算的重要组成部分，Cleland和他的团队目前正在对此进行研究。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1364811.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1364811.htm