用時間晶體就能把整個人類網際網路嵌入到幾個量子比特中

2020-10-26 煎蛋

聽起來仿若來自科幻小說的時間晶體，卻可能帶來量子網絡的下一次重大飛躍。日本團隊提出了一種使用時間晶體來模擬大型網絡的方法——幾乎不需要多少算力。

他們在10月16日的《科學進展》上發表了研究結果。

時間晶體是在2012年首次被理論化並於2017年被觀察到的物理對象。它是物質在時間結構上的自我重複。普通晶體，如鑽石或鹽，會在空間中重複其原子排列方式，但在時間上沒有任何規律性。時間晶體會自我組織並按時間重複其模式，這意味著它們的結構會隨著時間的推移而周期性地變化。

美國時間學會國家信息學研究所信息學教授、論文作者Kae Nemoto說：「時間晶體是非常活躍的研究領域，並且已經經過了多種多樣的實驗。但是，尚缺乏對時間晶體的性質、表徵以及可能應用的直觀、完整的了解。在本文中，我們提供了基於圖論和統計力學的新工具來填補這一空白。」

Nemoto和她的團隊專門研究了時間晶體的量子性質——它們如何以可預測的重複模式在時間之中周期運動，可以用來模擬大型專用網絡，如通信系統或人工智慧。

論文的第一作者、美國國立信息學研究所的Marta Estarellas說：「在經典物理的世界中，模擬大型網絡幾乎是不可能的，因為那將需要大量的計算資源。我們不僅提供了一種表示和理解量子過程的新方法，而且是看待量子計算機的新穎角度。」

量子計算機可以存儲和處理多種信息狀態，這意味著它們可以同時生成多個潛在線程來處理龐大的數據集，而非像傳統計算機那樣以線性的方式一一解答。

研究人員計劃在實測後，就使用時間晶體探索不同的量子系統。他們的目標是實際應用，將指數級的複雜網絡嵌入到幾個量子位中。

Nemoto說：「同時使用這種方法和幾個量子比特，就可以模擬一個複雜的網絡——規模相當於整個全球網際網路的網絡。」

https://phys.org/news/2020-10-crystals-future.html

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