量子计算机,只需要几个量子,就足以解决国际象棋中n皇后问题!

原标题:量子计算机,只需要几个量子,就足以解决国际象棋中n皇后问题!

因斯布鲁克大学物理学家们提出了一个新模型,该模型可以证明量子计算机在解决优化问题方面优于经典超级计算机。在新一篇研究论文中证明,即使对于大型棋盘,只要几个量子粒子就足以解决国际象棋中的n皇后问题。n皇后问题是一项数学任务,伟大的数学家卡尔·弗里德里希·高斯(Carl Friedrich Gauss)着手解决这个问题,但令人惊讶的是,他没有找到正确的答案。

这里的挑战是如何在一个8乘8方的古典棋盘上排列8个皇后,这样就不会有两个皇后互相威胁。从数学上讲,比较容易确定有92种不同的排列方式。在25乘25的棋盘上,已经有超过20亿种可能性,仅计算这个数字就需要花费53年的大型计算机CPU时间。如果一些皇后已经在场上,而某些对角线上可能没有人,任务就会变得更加困难。新研究表明,有了这些附加的限制,在合理的时间内,经典数学算法已无法解决21个皇后的问题。

来自因斯布鲁克大学理论物理系和奥地利科学院量子光学与量子信息研究所的沃尔夫冈•莱奇纳说:我偶然发现了这个话题,并认为量子物理学真的可以在这里发挥它的优势。雷纳与赫尔穆特·里切(Helmut Ritsch)、博士生瓦伦丁·托格勒(Valentin Torggler)和菲利普·奥曼(Philipp Aumann)一起开发了一款量子棋盘,在量子物理学的帮助下,可以通过实验解决皇后之谜。

从原子到象棋皇后

同时也是因斯布鲁克理论物理系成员的Helmut Ritsch说:将单个原子置于其中激光束的光学晶格可以用作棋盘。通过调整原子之间的相互作用,可以让原子成为国际象棋皇后,它们按照国际象棋规则行事,也就是在棋盘的各个方向相互躲避。粒子这种斥力是在沿运动方向施加激光的帮助下产生。通过一个光学谐振器(在光学栅格上下的两个镜子)这种相互作用进一步加强,从而在更大的距离上变得有效。

一个人也可以玩这个游戏与相应的排斥性,但因为有这么多的可能性,这将需要非常、非常长的时间。因此,至关重要的是原子被非常强烈地冷却下来,并使它们的量子特性发挥作用。因为它们的行为就像波一样,可以同时测试很多可能性。然后,在给定条件下,根据国际象棋规则是否存在有效的解决方案就会很快变得显而易见。

量子霸权即将出现

在给定的限制条件下是否存在解,这个问题的答案可以很容易地从谐振器发出的光中读出。但原子后的具体排列只能通过原子显微镜来确定,这种方法最近在相关实验中得到了成功应用。经典计算机上的模拟结果强烈表明,因斯布鲁克理论学家设计的实验,将比经典计算机上任何数学算法得出的结果快得多。

沃尔夫冈•莱纳总结道:这将首次明确证明量子计算机在计算某些优化问题上的优势。控制几十个原子已经是实验室的标准做法,这就是为什么这个想法可能很快就会成为现实。返回搜狐,查看更多

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