倒档的量子计算机

今天的计算机基于执行所谓门的微处理器。例如，门可以是与操作，即添加两位的操作。这些门以及计算机是不可逆的。也就是说，算法不能简单地向后运行。“如果你采用乘法 2*2=4，你不能简单地反向运行这个运算，因为 4 可能是 2*2，但同样是 1*4 或 4*1，”该校理论物理学教授 Wolfgang Lechner 解释道。因斯布鲁克大学。然而，如果这是可能的，那么对大数进行因式分解将是可行的，即将它们分成它们的因数，这是密码学的一个重要支柱。

来自因斯布鲁克大学理论物理系的 Martin Lanthaler、Ben Niehoff 和 Wolfgang Lechner 以及量子衍生公司 ParityQC 现在已经在量子计算机的帮助下开发了这种算法的反转。起点是经典逻辑电路，它将两个数字相乘。如果输入两个整数作为输入值，电路将返回它们的乘积。这样的电路是由不可逆操作构建的。“然而，电路的逻辑可以在量子系统的基态中编码，”Wolfgang Lechner 团队的 Martin Lanthaler 解释说。“因此，乘法和因式分解都可以理解为基态问题，并使用量子优化方法来解决。”

所有可能结果的叠加

“我们工作的核心是对乘法器电路的基本构建块进行编码，特别是与门、具有奇偶校验架构的半加器和全加器作为相互作用自旋集合的基态问题，”Martin Lanthaler 说。编码允许整个电路由重复的子系统构建，这些子系统可以排列在二维网格上。通过将这些子系统中的几个串联在一起，可以实现更大的问题实例。与测试所有可能因素的经典蛮力法不同，量子方法可以加快搜索过程：要找到基态，从而解决优化问题，不需要搜索整个能量景观，而是更深入地搜索可以通过“隧道”到达山谷。

目前的研究工作为新型量子计算机解决分解问题提供了蓝图，分解问题是现代密码学的基石。该蓝图基于因斯布鲁克大学开发的奇偶校验架构，可在当前所有量子计算平台上实施。

结果最近发表在《自然通讯物理学》上。奥地利科学基金 FWF、欧盟和奥地利研究促进机构 FFG 等为这项研究提供了财政支持。

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