據(jù)美國每日科學(xué)網(wǎng)站近日報道，來自德國、美國和加拿大的科學(xué)家攜手，首次證明了量子計算機相對傳統(tǒng)計算機的優(yōu)勢，其原因在于：量子算法利用了量子物理學(xué)的非定域性。最新研究為量子計算機的發(fā)展奠定了新基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)計算機遵循經(jīng)典物理學(xué)定律，建立在二進制數(shù)字0與1的基礎(chǔ)上，它們存儲這些數(shù)字并用于數(shù)學(xué)運算。在傳統(tǒng)計算機的內(nèi)存單元中，每個比特（最小的信息單元）的值只能為1或0。而量子比特（qubit）能同時既是0又是1，這種所謂的“疊加”使量子計算機一次可對多個數(shù)值進行運算，而傳統(tǒng)計算機必須按順序執(zhí)行這些操作。因此，從理論上說，量子計算機能輕松快速地解決傳統(tǒng)計算機需要很長時間才能解決的復(fù)雜計算問題。

為確鑿證明量子計算機的優(yōu)勢，慕尼黑工業(yè)大學(xué)復(fù)雜量子系統(tǒng)理論教授羅伯特·柯尼希、滑鐵盧大學(xué)量子計算研究所的戴維·格塞特、IBM公司的謝爾蓋·布拉韋伊聯(lián)手開發(fā)了一個量子電路，用于解決特別“難解”的代數(shù)問題。這一新型電路結(jié)構(gòu)簡單，只能在每個量子比特上執(zhí)行固定數(shù)量的運算。這種電路被認(rèn)為擁有固定深度。研究證明，他們所用的“難解”代數(shù)問題無法采用傳統(tǒng)固定深度的電路來解決，因此證實了量子計算機的優(yōu)勢。而且，量子算法利用了量子物理學(xué)的非定域性。

在這項研究之前，雖然有些證據(jù)指向這個方向，但量子計算機的優(yōu)勢既沒有得到證明，也沒有經(jīng)過實驗演示。一個例子便是秀爾算法（Shor's algorithm），它有效解決了質(zhì)因數(shù)分解問題，但它只是一個復(fù)雜理論猜想。

柯尼希說：“我們的成果表明，量子信息處理真正帶來了好處，它無需依賴未經(jīng)證實的復(fù)雜理論假設(shè)?！边@項研究可以看作量子計算機發(fā)展道路上的新里程碑，因為這種新的量子電路結(jié)構(gòu)簡單，短期內(nèi)，科學(xué)家可以借助其實現(xiàn)量子算法。