京都大学等人的一个研究小组首次从理论上证明,即使是只能使用一个量子位的“弱”量子计算机也比经典计算机“强”。
量子计算机是基于解释微观世界的物理理论“量子力学”运行的计算机。据说,远超我们目前使用的“经典计算机”的超高速计算是可能的。
然而,能够自由处理大量量子比特的巨大通用量子计算机的实现仍然遥遥无期。因此,大量研究表明,即使是在不久的将来可以实现的“弱”量子计算机,也比经典计算机(量子霸权)具有优势。
例如,“one-clean qubit 模型”是 1998 年提出的最古老的“弱”量子计算模型之一。 虽然只能使用一个量子位并且看起来很弱,但它已被证明能够有效地计算数量,而目前还没有已知的有效方法来计算琼斯多项式。但是,如果发现了一种高效的经典计算琼斯多项式算法,那么一个干净的量子比特模型就失去了经典模型的优越性,因此不能说它是可靠的量子优先权。
在这种情况下,课题组首次使用新方法从理论上证明了one-clean qubit模型的优越性。此外,这次发现的方法可以应用于其他类型的弱量子计算模型,并且我们已经在比以前更强的计算复杂性理论基础上成功地证明了这些模型的量子优先性。
这一成果为正在世界范围内推进的量子喷射研究奠定了理论基础,有望为未来量子计算研究的发展做出巨大贡献。