美科学家首次完成分解因子运算

科技日报华盛顿12月22日电（记者张孟军）美国 I BM公司阿尔玛登研究中心的科学家们完成了迄今世界上最复杂的量子计算机运算。他们在试管中产生了10的18次方个定向设计的分子，使之成为7“量子位”的量子计算机，解决了当今数据保密系统中核心的数学问题———分解因子问题。 I BM物理学信息小组负责人阿莫说：“这一成果使人们认识到，总有一天，量子计算机能解决现有最强大的超级计算机运算几百万年也不能解决的复杂问题。”

在20日出版的《自然》杂志上， I BM科学家和斯坦福大学研究生组成的研究小组报告说，他们首次演示了“肖尔算法”。肖尔算法是1994年由美国电报电话公司科学家肖尔开发出的，其目的是利用未来的量子计算机来找一个数的因子。

对于传统计算机来说，为一个大数分解因子十分困难，但在数据加密编码工作中，通常要使用分解因子运算。利用原子或核的某些量子特性形成“量子位”，作为计算机的处理器和存储，以使量子计算机实现运算。通过指引量子位之间的作用，并保持它们同外界环境相隔离，科学家们使量子计算机完成诸如分解因子等某些运算，而同传统计算机相比，这种运算速度呈指数规律上升。

当利用传统计算机为大数求解因子时，每增加一位，大约可使找因子的时间增加一倍。相比之下，利用量子计算机每增加一位，求解因子的时间仅增加一个固定的时间。肖尔算法最简单的实例是寻找15的因子，这要求有7“量子位”的量子计算机。 I BM化学家设计和制造了新的分子，有7核自旋———5个氯核和2个碳原子，这些分子能彼此以量子位相互作用，能够通过射频脉冲来编程序，以及通过核磁共振仪被探测到。 I BM公司的科学家控制了一小瓶内10的18次方个分子，这样，他们完成了肖尔算法，并正确地辨识出15的因子是3和5。

科学家们认为，要将量子运算转变成工程应用还面临极大挑战。为了求解很大数的因子，需要几千“量子位”，这是密码编制工作中所需要的。尽管量子计算的潜力巨大，并且最近取得的进展也令人鼓舞，但还需要多年时间才能制成商品化的量子计算机。