研究人员展示史上首个Fredkin量子逻辑门

昆士兰大学(University of Queensland)和格里菲斯大学(Griffith University)的研究人员共同合作，最近演示了一种靠photonic量子比特(qubit)运作纠缠(entanglement)驱动的Fredkin量子门。构建量子计算机的一个核心难点就在于，用于处理电路的资源需要最小化。

量子计算机中包含了逻辑门链，就跟今天我们所用的计算机一样，只不过这些门用到了量子现象。而这次的实验，展示了科学家如何以更为直接的方式，在不需要使用小逻辑门的情况下，构建更为大型的量子电路。科学家表示，这些更大的量子电路意味着用于电路工作的逻辑门更少。

当前，小型与中等规模的量子计算机不可能制造出来，因为电路中需要非常多的集成逻辑门，Fredkin门或者互换门(controlled-SWAP)就是例子。在一个Fredkin门中，两个量子比特根据第三个量子比特位的值进行互换。典型的Fredkin门需要五个逻辑操作的电路。

这个项目的研究人员能够使用光子的量子纠缠(quantum entanglement)来直接完成互换操作(controlled-SWAP)。Geoff Pryde教授说：“我们这项计划让人比较振奋的，就是它不仅限于控制量子比特位是否交换，也可应用于各种不同的操作，开启了有效控制更大型电路的大门。这将解除当前的束缚。”Fredkin量子门也可用于比较数字签名，这是部分安全量子通讯协议的关键部分。