量子计算机解开“绳结”数学难题
时间:2025-04-16  浏览次数:663

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  中国科学技术大学(简称“中国科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中国科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,由上海市人民政府主管,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

  量子计算机在解决拓扑学难题上展现出巨大潜力。据英国《自然》网站日前报道,总部位于英国剑桥的Quantinuum公司研究人员在arXiv网站发布预印本论文称,他们可利用量子计算机H2-2根据拓扑特性区分不同类型的绳结,且速度可能超越经典计算机。

  研究团队利用量子算法计算绳结的“琼斯不变量”(描述绳结拓扑特性的数值)。该算法由数学家弗加恩·琼斯与计算机科学家多丽特·阿哈罗诺夫、泽夫·兰道提出,可通过模拟绳结交叉点对应的量子操作实现。团队已在H2-2上计算了含600个交叉点的琼斯不变量,并预期未来设备可处理约3000个交叉点,超越经典计算机能力。

  从数学上讲,绳结交叉点与量子算法之间的理论等价性已经为人所知数十年,但直到现在才由该团队完全付诸实践。

  团队表示,这一技术可用于检查量子计算机是否工作正常,方法是对比同一种绳结的两种不同展开方式所得到的数字。这解决了量子计算的一个重要问题,即量子优势意味着有一天经典计算机将无法交叉验证量子计算的结果。

  Quantinuum公司首席产品官伊利亚斯·汗表示,预计将于今年晚些时候推出的量子计算机Helios,或将在分析极端复杂绳结方面进一步突破经典超级计算机的限制。

  团队还认为,其他的拓扑学问题也可能适合量子计算,量子纠缠态的集体特性及局部变化下保持量子信息的性质,与拓扑学研究的几何不变性高度契合。随着量子硬件的发展,拓扑学难题或将成为验证量子计算机实用价值的重要领域。

  量子计算机在解决拓扑学难题上展现出巨大潜力。据英国《自然》网站日前报道,总部位于英国剑桥的Quantinuum公司研究人员在arXiv网站发布预印本论文称,他们可利用量子计算机H2-2根据拓扑特性区分不同类型的绳结,且速度可能超越经典计算机。研究团队利用量子算法计算绳结的“琼斯不变量”(描述绳结拓扑特性的数值)。该算法由数学家弗加恩·琼斯与计算机科学家多丽特·阿哈罗诺夫、泽夫·兰道提出,可通过模拟绳结交叉点对应的量子操作实现。团队已在H2-2上计算了含600个交叉点的琼斯不变量,并预期未来设备可处理约3000个交叉点,超越经典计算机能力。从数学上讲,绳结交叉点与量子算法之间的理论等价性已经为人所知数十年,但直到现在才由该团队完全付诸实践。团队表示,这一技术可用于检查量子计算机是否工作正常,方法是对比同一种绳结的两种不同展开方式所得到的数字。这解决了量子计算的一个重要问题,即量子优势意味着有一天经典计算机将无法交叉验证量子计算的结果。Quantinuum公司首席产品官伊利亚斯·汗表示,预计将于今年晚些时候推出的量子计算机Helios,或将在分析极端复杂绳结方面进一步突破经典超级计算机的限制。团队还认为,其他的拓扑学问题也可能适合量子计算,量子纠缠态的集体特性及局部变化下保持量子信息的性质,与拓扑学研究的几何不变性高度契合。随着量子硬件的发展,拓扑学难题或将成为验证量子计算机实用价值的重要领域。




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