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光学物理学

光学物理学

超材料中的微波执行量子搜索

微波超材料中实现的格罗弗量子搜索算法的计算机仿真快照。
对Google毫无挑战:仅到目前为止,简单的搜索

通过超材料来回传播的微波已用于实现量子算法。事实证明,该技术的效率与Grover的搜索算法相匹配,波前的每次往返都对应于计算的一次迭代。

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Grover的搜索算法是一种查询数据库以获取与某个输入值匹配的输出的方法。使用经典计算,搜索大小数据库 N 将采取 N 迭代,因为正确的结果可能是 N列表中的第一个条目。量子技术可以极大地缩短计算时间,而格罗弗(Grover)算法需要的迭代次数等于的平方根 N.

在实现该算法之前,已经使用了光学,核磁共振和俘获离子系统,证明了经典方法可以实现相同的搜索效率,而无需诸如纠缠的量子效应。现在,写 先进材料,中国北京工业大学和同济大学的Zhang Weixuan Zhang及其同事声称,它是在电磁超材料中的第一个实现方案,在基于波的信号处理器中具有潜在的应用。

异型梁

研究人员的装置由3D打印的穿孔介电结构组成,高斯微波束直接射入该结构。搜索项由结构一端的oracle子块定义。沿着该组件的宽度的位置处特定的气孔布置使光束采用空间相关的相位轮廓,表示算法的输入。

波前从预言子块传播通过两个由相位板隔开的傅立叶变换子块。相位板的目的是将预言印记的相位模式转换为幅度信号。

结构两端的陶瓷反射器使光束来回穿过超材料块,并且波前的电场幅度模式每次都在变化。由于Zhang和他的团队设计了该系统以实现他们能实现的最简单的量子算法,因此搜索过程仅需进行一个半迭代(往返)即可完成,然后可以在幅度曲线中读取结果。光束

较短的波长

为了证明这一原理,研究人员使用了一个小型的可搜索的数据库,该数据库使用了宏观的物理设备-超材料块的宽度大约为几十厘米。相反,使用红外或可见光束可以允许使用芯片级架构实现更复杂的搜索问题。

版权©2020年由IOP 出版 Ltd和个人贡献者