正如我們很早就知道的那樣，數(shù)字計(jì)算機(jī)的工作原理是零和一，也被稱為二進(jìn)制信息。這種方法一直很有效。事實(shí)上，它是如此成功，以至于現(xiàn)在計(jì)算機(jī)為從咖啡機(jī)到自動(dòng)駕駛汽車的一切提供動(dòng)力，很難想象沒(méi)有它們的生活。
在這一令人難以置信的成功基礎(chǔ)上，今天的量子計(jì)算機(jī)也是以二進(jìn)制信息處理為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的。來(lái)自?shī)W地利因斯布魯克的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家馬丁-林鮑爾解釋說(shuō)：”然而，量子計(jì)算機(jī)的構(gòu)件不僅僅是零和一，”。”將它們限制在二進(jìn)制系統(tǒng)中，使這些設(shè)備無(wú)法發(fā)揮其真正的潛力”。
一個(gè)科學(xué)家小組現(xiàn)在已經(jīng)成功地開(kāi)發(fā)出一種量子計(jì)算機(jī)，可以用所謂的量子位（qudits）進(jìn)行任意計(jì)算，從而用較少的量子粒子釋放出額外的計(jì)算能力。這個(gè)小組由因斯布魯克大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理系的托馬斯-蒙茨領(lǐng)導(dǎo)。
以零和一存儲(chǔ)信息并不是最有效的計(jì)算方式，但卻是最簡(jiǎn)單的方式。簡(jiǎn)單通常也意味著可靠和減少錯(cuò)誤，這就是為什么二進(jìn)制信息已經(jīng)成為經(jīng)典計(jì)算機(jī)的無(wú)可質(zhì)疑的標(biāo)準(zhǔn)。
量子物理學(xué)家馬丁-林鮑爾在他的實(shí)驗(yàn)室
然而，在量子世界中，情況卻截然不同。例如，在因斯布魯克的量子計(jì)算機(jī)中，信息被儲(chǔ)存在單獨(dú)困住的鈣原子中。這些原子中的每一個(gè)自然有八個(gè)不同的狀態(tài)，其中只有兩個(gè)通常用于存儲(chǔ)信息。事實(shí)上，幾乎所有現(xiàn)有的量子計(jì)算機(jī)都可以獲得比它們實(shí)際用于計(jì)算的更多的量子狀態(tài)。
來(lái)自因斯布魯克的物理學(xué)家們現(xiàn)在設(shè)計(jì)了一種量子計(jì)算機(jī)，通過(guò)使用量子比特進(jìn)行計(jì)算，可以充分利用這些原子的全部潛力。與經(jīng)典的情況相反，在這種情況下，使用更多的狀態(tài)并不會(huì)使計(jì)算機(jī)的可靠性降低。”托馬斯-蒙茨說(shuō)：”量子系統(tǒng)自然有兩個(gè)以上的狀態(tài)，我們表明，我們可以同樣好地控制它們。”
另一方面，許多需要量子計(jì)算機(jī)的任務(wù)，如物理學(xué)、化學(xué)或材料科學(xué)中的問(wèn)題，也可以用qudit語(yǔ)言自然表達(dá)。為量子比特重寫(xiě)它們往往會(huì)使它們對(duì)今天的量子計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)過(guò)于復(fù)雜。”馬丁-林鮑爾解釋說(shuō)：”與零和一以外的東西一起工作是非常自然的，不僅對(duì)于量子計(jì)算機(jī)，而且對(duì)于它的應(yīng)用，使我們能夠釋放出量子系統(tǒng)的真正潛力。”
