作者:张佳欣 来源:科技日报 发布时间:2023/2/6 10:02:11
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首个实验室造“量子算盘”问世

 

科技日报北京2月5日电 (实习记者张佳欣)想知道一个非常大的整数是否是质数吗?意大利国际高等研究院(SISSA)、的里雅斯特大学和英国圣安德鲁斯大学合作提出了一种创新方法,可通过使用某种“量子算盘”回答这类问题,该“算盘”具有以可控方式与整数序列相关的能级的量子系统。

通过将理论和实验相结合,科学家们能够使用全息激光技术复制出与前15个质数和前10个幸运数字(利用类似埃拉托色尼筛选法选出的数字,可被视为质数的“堂兄弟”)对应的能级的量子势。这一结果近日发表在美国科学院刊物《PNAS Nexus》上,其打开了以有限整数序列作为任意量子能量获得势能,以及通过量子力学实验解决与数论相关数学问题的大门。

“每个物理系统都有一组特定的能级,这些能级基本上构成了它的ID。”SISSA理论物理学家朱塞佩·穆萨多解释说。他们应用一组微分方程组来计算量子系统薛定谔方程中出现的势能,其能量状态对应于从特定序列中(如质数或相近的幸运数字)提取的有限整数序列。随后,使用复杂的全息实验技术,研究人员能够创建具有与理论定义的势能相对应的强度分布的光阱。

“目前为止,我们已在实验室里根据前15个素数和前10个幸运数字计算并创建了量子势。”穆萨多补充道,“但原则上,同样的方法也可以应用于其他的甚至无限长的数字序列,只要数字增长不太快即可。”

“量子算盘”为离散数列的量子力学操作提供了一个物理设置。研究结果为通过量子实验将这些潜能用于各种数学测试(如原始性测试)和算术操作(如素数分解)铺平了道路。

该结果也可能在量子技术领域带来新的应用。它为一类新的设备打下基础,在这种设备中,可以设计和测试与量子技术相关的新算法。

 
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