操纵原子的有趣方式，量子纠缠下的量子计算机会有多强？

利用某些量子物理现象的机器，其计算能力远超传统超级计算机，有望改变世界解决复杂问题的方式。将能帮助科学家开发更高效的太阳能电池和更有效的药物，甚至对人工智能产生影响。

这是因为，与今天计算机不同的是，量子计算机使用量子位或量子位，而现在的计算机是通过二进制位来工作的，二进制位以0或1的两种状态之一存在。

它们表示原子或基本粒子(如自旋)的一种状态，具有同时存储多个值的能力，这种现象称为叠加。这样的系统包含量子纠缠的概念——阿尔伯特·爱因斯坦曾经称之为远距离的幽灵行为。它们不能相互独立地描述，不管它们相距多远。由于这种纠缠特性，单个量子位元可以相互链接，这样就可以拥有关于寄存器其余部分的信息。这使得量子计算机可以同时处理数据，而不是按顺序，在记录的时间内运行算法。

然而，产生纠缠和管理量子位元是一个真正的挑战。进入由欧盟资助的RYSQ项目，该项目在提高科学家对多体量子系统的理解方面取得了巨大进展。项目合作伙伴奥尔胡斯大学(Aarhus University)的一组科学家、游戏开发商、设计师和视觉艺术家开发了一种有趣方法来教授复杂系统中的动力学。该团队认为，他们量子模拟器名为Rydbergator，可能有利于量子计算领域。这个量子模拟器关注的是在很远距离内相互作用的原子，从该团队网站上可以看到：

该游戏利用了丹麦物理学家尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)的原子模型，即原子内部的电子在不同状态之间跳跃。这些被称为基态和激发态，基态是指电子通常占据的能级。如果给它额外的能量，例如，如果它吸收一个光子或一包光，或者与附近的原子或粒子碰撞，电子就会被激发。该模型解释了瑞典科学家约翰内斯·里德伯格(Johannes Rydberg)的光谱研究，特别是揭示了电子可以在很远的距离内绕原子核旋转，就像太阳系的外行星一样。

这种轨道被称为里德伯格状态，原子电子被放置在远离离子核的轨道上。当这种情况发生时，即使是在很远的其他原子中的电子也会受到运动的影响，这就导致了大型原子整体中基态和激发态原子的复杂模式。为期三年的Rydberg量子模拟器(RYSQ)项目是为了充分利用Rydberg原子的通用性，以解决各种各样的量子模拟。

博科园｜研究/来自：CORDIS

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