量子亂數新理論突破，有望推動量子電腦大躍進
量子計算領域再傳重大進展！來自加州理工學院（Caltech）的 Thomas Schuster 團隊於《Science》期刊發表最新理論，顛覆以往對量子亂數生成效率的認知。研究指出，量子電腦其實無需複雜深層電路，只要將量子比特（qubit）分割成小區塊，各自進行隨機化，再將這些區塊「拼接」回來，即可高效產生近乎理想的亂數分布。這種「區塊隨機拼接」的新架構，大幅降低了過去量子隨機操作所需的運算深度，意味著即使在更大型的量子系統，也能以更少資源達到亂數需求，有助推動大規模量子計算於密碼學、物質模擬等應用場景。
團隊將這一理論比喻為「洗牌」：在量子世界中，洗得太久容易破壞脆弱的量子態，但只要善用「分段洗牌」，便能兼顧效率與結果的隨機性。此成果對量子裝置驗證也帶來實質幫助，例如經典的「shadow tomography」協定，未來可用更少資源執行，評估量子電腦效能更具可行性。
可在極短時間內「隱藏」大量訊息
此外，研究還意外揭示了自然界的「可觀測極限」——團隊證明，像是量子態的拓撲序、物理過程中的因果結構等性質，可能本質上難以透過傳統量子或經典方法有效測得。換言之，量子系統可在極短時間內「隱藏」大量訊息，挑戰了人類對於物理世界可知範圍的想像。
Schuster 表示，這一系列理論不僅促進了量子電腦技術實用化的進程，也為量子物理基本原理的理解開創新視野，未來可望帶動更多基礎與應用層面的突破。
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首圖來源：Thomas Schuster, Jonas Haferkamp, Hsin-Yuan Huang (CC BY 4.0)
參考論文：
1、Rapid emergence of a maths gender gap in first gradeScience