量子游走：方向由量子世界中硬幣翻轉的速度決定_ALK

量子游走是經典隨機游走的量子力學模擬，是一種利用量子力學性質產生隨機過程的數學統計模型，它提供了一種先進的工具，可用于模擬高度復雜的量子系統，并在廣泛的研究領域中建立量子算法。一個突出的應用是在能夠執行任何量子計算的計算模型中，其中需要精確控制的狀態轉移。

經典隨機游走與經典的隨機游走不同，在經典算法中游走者為確定的狀態，由于狀態之間的隨機躍遷而產生隨機性，而在量子游走中，隨機性可以下述方式產生：狀態的量子疊加，非隨機，可逆的幺正進化由于狀態測量，波函數崩潰。和經典的隨機游走相比，由于量子糾纏的非定域性和量子疊加態的相位干涉，能夠以更高的速度探索目標空間。

廣東制定戰略性產業集群行動計劃 涉及區塊鏈與量子信息等:9月6日，廣東省長馬興瑞主持召開省政府常務會議，研究制定戰略性產業集群行動計劃，加快構建現代產業體系，推動經濟高質量發展。會議審議了有關發展和培育生物醫藥與健康、區塊鏈與量子信息、前沿新材料、激光與增材制造、精密儀器設備、現代農業與食品、安全應急與環保等戰略性產業集群行動計劃。會議指出，要進一步完善產業集群建設配套措施，加快培育一批具有核心競爭力和特色優勢的現代產業集群；要持續大力發展數字經濟，形成產業集群建設合力，推動廣東經濟持續健康發展。(財聯社)[2020/9/7]

量子經濟學創始人加入區塊鏈企業Chiliz團隊:6月10日消息，量子經濟學(Quantum Economics)創始人Mati Greenspan宣布加入區塊鏈企業Chiliz團隊。據悉，Chiliz主要與體育企業合作，發行粉絲代幣。（CryptoSlate）[2020/6/10]

但是由于這樣的量子隨機性，通常難以控制量子游走的行為。比方說，拋硬幣，如果是頭，向左走一步；如果是尾，向右走一步。而在量子世界里，是立刻向兩個方向移動，像波一樣展開。這種隨機性使游走難以控制，從而使精確設計系統更加困難。

動態 | 谷歌稱其量子計算機已實現“量子霸權”，將全面邁入量子計算時代:谷歌研究人員本周在刊登在美國航天局NASA的網站一篇論文中表示，谷歌的處理器能夠在3分20秒內執行完成當今最強大的超級計算機Summit需要10000年才能完成的計算。研究人員表示，這意味著谷歌的量子計算機已實現了“量子霸權（quantum supremacy）”，量子霸權是量子計算設備解決經典計算機實際上無法解決的問題的潛在能力。同時該研究人員預測，此次標志著邁向全面量子計算時代的里程碑，根據摩爾定律的指數速度，量子計算機的能力將以“雙指數速度（double exponential rate）”發展。但研究人員也表示，該系統只能進行單一的、技術性很強的計算，使用量子計算機解決實際問題還需要數年時間。目前該論文已經從NASA網站撤回。據悉，目前國際密碼學公認基于Hash函數的數字簽名（Hash-based cryptography）能抗量子計算機攻擊，如Merkle在 1989 年提出的認證樹簽名方案，它的安全性基于Hash函數的安全性。目前尚未存在有效針對一般Hash函數的量子計算機攻擊。（金融時報）[2019/9/21]

日本的一個研究團隊通過揭示每個量子游走的方向決策所依據的機制，介紹一種潛在地控制運動方向的方法，朝著更加受控的游走方向發展。該研究成果論文發表在最近的《自然》雜志的《科學報告》上。

研究人員基于波粒二象性揭示游走機制，然后在設計的時間相關硬幣下使用游走機制提出量身定制的量子游走，以按需操作所需的狀態，就像在通用量子計算基元中一樣。這樣的的研究結果為控制量子游走開辟了道路。

論文第一作者、廣島大學綜合藝術與科學研究生院研究生、片山春奈說：“在我們的研究中，我們專注于確定量子游走行為的硬幣，以探索可控性。”

在經典系統中，硬幣將游走者引導到空間中：右還是左。在量子系統中，硬幣的可靠性是無限低的，因為助行器既可以作為一個粒子站立在一個空間中，又可以作為一種波在整個時間范圍內伸展開來。

片山說：“我們推出了隨時間變化的硬幣，其落在頭或尾上的概率隨時間的變化，以揭示硬幣的功能。”

研究人員發現，這種隨時間變化的硬幣可以改變游走者的位置，但是游走者的波動特性掩蓋了該硬幣控制了多少物理空間。

片山說：“我們首次成功闡明了兩個完全不同的概念的等效性，即硬幣概率的變化率和波動速度的等效性。”“這種公開的機制使我們能夠通過保留隨機過程來操縱硬幣，從而控制按需進行的量子步移，提供了創新的量子信息處理技術的核心基本要素。”

研究人員確定硬幣的翻轉速度直接影響了波浪的運動速度，從而對游走者的運動產生了一定的控制作用。

片山說：“通過這種游走機制，我們可以通過操縱硬幣的翻轉速度來定制量子游走。”“此外，我們發現通過設計硬幣可以按需實現具有所需軌跡的量子游走。我們的研究結果為控制量子游走開辟了道路。”

參考：Floquet-engineeredquantumwalks,ScientificReports(2020).DOI:10.1038/s41598-020-74418-w

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