資料圖：杜江峰院士
新華社合肥4月28日電（記者徐海濤）記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校杜江峰院士課題組利用金剛石中的自旋作為量子處理器，近期在室溫大氣條件下實(shí)現(xiàn)了基于固態(tài)單自旋體系的質(zhì)因數(shù)分解量子算法，向建造室溫固態(tài)量子計(jì)算機(jī)邁進(jìn)了重要一步。國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》日前發(fā)表了該成果。
RSA密鑰體系是當(dāng)今金融、網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域普遍使用的加密方式，對(duì)經(jīng)典計(jì)算來說，尚無有效的方法能在合理的時(shí)間內(nèi)完成大數(shù)的質(zhì)因數(shù)分解，因此RSA加密體系目前是安全的。
上世紀(jì)九十年代，美國(guó)學(xué)者提出了基于量子計(jì)算機(jī)的質(zhì)因數(shù)分解算法——Shor算法，從理論上證明，在當(dāng)前最快的計(jì)算機(jī)上需要上萬年才能完成的計(jì)算任務(wù)，量子計(jì)算機(jī)瞬間即能完成。但是，Shor算法基于傳統(tǒng)的量子線路模式，由于實(shí)驗(yàn)難度太大，目前使用Shor算法分解的最大數(shù)僅是21。
近年來，中科大杜江峰課題組開展了采用絕熱量子計(jì)算這一新型的量子計(jì)算模式來實(shí)現(xiàn)量子質(zhì)因數(shù)分解的研究，在核磁共振實(shí)驗(yàn)體系中先后實(shí)現(xiàn)了21和143的量子質(zhì)因數(shù)分解，創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)量子質(zhì)因數(shù)分解的世界紀(jì)錄。
在最新完成的這項(xiàng)工作中，杜江峰課題組利用金剛石中的自旋作為量子比特，首次在室溫大氣條件下實(shí)現(xiàn)了基于固態(tài)單自旋體系的量子分解算法。研究人員以分解35作為例子，完整演示了絕熱量子分解算法的整個(gè)過程，并以高保真度得到了問題的解。為了克服金剛石單自旋量子相干時(shí)間不夠長(zhǎng)的問題，研究人員發(fā)展了核與電子雜化體系的優(yōu)化控制技術(shù)，提高了量子演化過程的保真度。這一優(yōu)化控制技術(shù)具有普適性，將可以應(yīng)用于其他自旋體系。
據(jù)介紹，金剛石單自旋是目前極具潛力建造室溫固態(tài)量子計(jì)算機(jī)的實(shí)驗(yàn)體系，該工作展示了在這一體系中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜量子算法的能力，向建造室溫固態(tài)量子計(jì)算機(jī)邁進(jìn)了重要一步。
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