量子处理器计算出 15 = 3x5（准确率几乎达到 50%！）

功能齐全的固态量子计算机首次完成了一道相当简单的数学题，将一个素数分解成其组成部分。答案本身并不是什么了不起的成就——答案是 15——但对于量子计算机来说，这是一次重大飞跃，因为这是朝着分解更大数字迈出的一步。快速分解非常大的数字对于网络安全至关重要。

由加州大学圣巴巴拉分校的博士研究生 Erik Lucero 领导的研究人员构建了一个量子处理器来映射数字 15。该团队在蓝宝石基板上构建了一个由四个超导量子位（量子系统的逻辑门）组成的量子电路。它还包含五个微波谐振器。制造本身就是一个突破，因为组织九个独立的量子件需要非常精确、自动化的构造方法。量子位被纠缠在一起，并通过量子实验进行验证。然后，团队使用该电路使用 Peter Shor 的因式分解算法对 15 进行因式分解。该代码表示​​，对于任何给定的整数 N，计算机必须找到它的素因数。但它以量子速度完成此操作，找到解决方案的速度比已知最快的经典因式分解算法快得多。

为什么这很重要？量子计算机可以实现比传统系统复杂得多的加密，从而大大提高网络安全。最常见的编码形式称为 RSA 加密，它基于大素数很难分解的事实。两个大素数的乘积是加密的密钥，素数因子本身是秘密的。要破解密码，传统计算机系统必须处理一系列数字。这可能需要很长时间，尤其是当素数变得非常大时。

使用最快的传统因式分解算法，分解 600 位、有史以来最大的 RSA 加密数字所需的时间比宇宙的年龄还要长。理论上，该系统可以在一小时内完成。

卢塞罗和同事们进行了 15 万次实验，处理器的正确答案率为 48%。肖尔算法认为量子系统得到正确答案的概率恰好是一半，所以这实际上相当不错。下一步是提高量子相干性并构建更复杂的电路，这样计算机就可以解决更大的因式分解问题。

该论文发表在本周的《自然物理学》杂志上。

加州大学圣塔芭芭拉分校