只需要几个量子,量子计算机,就足以解决国际象棋中n皇后问题!

时间:2019-07-27 来源: 星座
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因斯布鲁克大学的物理学家提出了一个新模型,该模型表明量子计算机在解决优化问题方面优于传统的超级计算机。在一篇新的研究论文中,即使对于大型棋盘,只有少数量子粒子足以解决国际象棋中的n皇后问题。女王的问题是一项数学任务,伟大的数学家卡尔弗里德里希高斯着手解决问题,但令人惊讶的是,他没有找到正确的答案。

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这里的挑战是如何在8乘8平方的经典板上安排8个皇后,这样就不会有两个皇后相互威胁。在数学上,更容易确定92种不同的安排。在25乘25的电路板上有超过20亿种可能性,计算这个数字只需要53年的大型计算机CPU时间。如果某些皇后已经在场上并且某些对角线上可能没有人,则任务将变得更加困难。新研究表明,在这些额外限制下,经典数学算法无法在合理的时间内解决21个皇后的问题。

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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和量子信息研究所的Wolfgang Lecina说:我偶然发现了这个话题,并认为量子物理学在这里确实可以发挥其优势。 Reina和Helmut Ritsch,博士生Valentin Torggler和Philipp Aumann开发了量子物理学中的量子棋盘。在帮助下,您可以通过实验解决女王的神秘面纱。

从原子到国际象棋女王

Helmut Ritsch也是因斯布鲁克理论物理系的成员,他说,将一个原子置于激光束中的光学晶格可以用作棋盘。通过调整原子之间的相互作用,可以将原子制成象棋王,它们按照国际象棋的规则行事,即在棋盘的各个方向上相互避开。借助于沿运动方向施加的激光产生这种粒子的排斥力。通过光学谐振器(光学网格上方和下方的两个反射镜)进一步增强了这种相互作用,其在较大距离上变得有效。

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根据规则,根据国际象棋规则是否有效解决方案很快就会变得明显。

量子霸权即将出现

在该部件下是否存在解决方案,可以从谐振器发出的光中容易地读出该问题的答案。但是,原子后的具体排列只能通过原子显微镜确定。该方法最近已成功应用于相关实验。经典计算机上的模拟结果强烈表明,因斯布鲁克理论家设计的实验将比传统计算机上的任何数学算法产生更快的速度。

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Wolfgang Lena总结说,这将是第一个清楚地展示量子计算机在计算某些优化问题方面的优势。控制几十个原子已经成为实验室的标准做法,这就是为什么这个想法可能很快成为现实的原因。

博科|研究/来自:因斯布鲁克大学

参考期刊《Quantum》

DOI: 10./q-

博科|科学,技术,研究,科学与技术

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