用量子计算机测试量子力学:量子比特信息容量
受到约翰·惠勒关于“希尔伯特空间的连续性掩盖了量子波函数的信息论本质”这一论断的启发,该研究团队提出了一种对复希尔伯特空间的特定离散化方法,从而引出了量子比特信息容量N_max的概念:对于任何N ≥ N_max的量子比特态,N个量子比特中的信息量不足以在复希尔伯特空间和幺正量子力学所要求的2^(N+1)−2个自由度中为每个自由度分配哪怕一个比特。通过引力化量子力学的方法,该团队估算出对于量子计算机中的典型量子比特,N_max ≈ 500-1,000。相比之下,在量子力学中N_max = ∞。基于此,该工作预测在使用超过约1,000个逻辑量子比特的量子计算机中,诸如肖尔算法等算法的指数级加速将会达到饱和。这一预测的量子力学崩溃现象应在未来十年内可被验证。若得到证实,使用量子计算机分解2048位RSA整数在实际应用中将变得不可能。有限量子比特信息容量的存在对重新构想量子物理学基础(包括测量问题、互补性和非定域性)以及发展融合量子与引力物理学的新理论具有深远影响。
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