焦點(diǎn)資訊：首個(gè)實(shí)驗(yàn)室造“量子算盤”問(wèn)世
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想知道一個(gè)非常大的整數(shù)是否是質(zhì)數(shù)嗎？意大利國(guó)際高等研究院（SISSA）、的里雅斯特大學(xué)和英國(guó)圣安德魯斯大學(xué)合作提出了一種創(chuàng)新方法，可通過(guò)使用某種“量子算盤”回答這類問(wèn)題，該“算盤”具有以可控方式與整數(shù)序列相關(guān)的能級(jí)的量子系統(tǒng)。
通過(guò)將理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，科學(xué)家們能夠使用全息激光技術(shù)復(fù)制出與前15個(gè)質(zhì)數(shù)和前10個(gè)幸運(yùn)數(shù)字（利用類似埃拉托色尼篩選法選出的數(shù)字，可被視為質(zhì)數(shù)的“堂兄弟”）對(duì)應(yīng)的能級(jí)的量子勢(shì)。這一結(jié)果近日發(fā)表在美國(guó)科學(xué)院刊物《PNAS Nexus》上，其打開了以有限整數(shù)序列作為任意量子能量獲得勢(shì)能，以及通過(guò)量子力學(xué)實(shí)驗(yàn)解決與數(shù)論相關(guān)數(shù)學(xué)問(wèn)題的大門。
“每個(gè)物理系統(tǒng)都有一組特定的能級(jí)，這些能級(jí)基本上構(gòu)成了它的ID。”SISSA理論物理學(xué)家朱塞佩·穆薩多解釋說(shuō)。他們應(yīng)用一組微分方程組來(lái)計(jì)算量子系統(tǒng)薛定諤方程中出現(xiàn)的勢(shì)能，其能量狀態(tài)對(duì)應(yīng)于從特定序列中（如質(zhì)數(shù)或相近的幸運(yùn)數(shù)字）提取的有限整數(shù)序列。隨后，使用復(fù)雜的全息實(shí)驗(yàn)技術(shù)，研究人員能夠創(chuàng)建具有與理論定義的勢(shì)能相對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度分布的光阱。
“目前為止，我們已在實(shí)驗(yàn)室里根據(jù)前15個(gè)素?cái)?shù)和前10個(gè)幸運(yùn)數(shù)字計(jì)算并創(chuàng)建了量子勢(shì)。”穆薩多補(bǔ)充道，“但原則上，同樣的方法也可以應(yīng)用于其他的甚至無(wú)限長(zhǎng)的數(shù)字序列，只要數(shù)字增長(zhǎng)不太快即可。”
“量子算盤”為離散數(shù)列的量子力學(xué)操作提供了一個(gè)物理設(shè)置。研究結(jié)果為通過(guò)量子實(shí)驗(yàn)將這些潛能用于各種數(shù)學(xué)測(cè)試（如原始性測(cè)試）和算術(shù)操作（如素?cái)?shù)分解）鋪平了道路。
該結(jié)果也可能在量子技術(shù)領(lǐng)域帶來(lái)新的應(yīng)用。它為一類新的設(shè)備打下基礎(chǔ)，在這種設(shè)備中，可以設(shè)計(jì)和測(cè)試與量子技術(shù)相關(guān)的新算法。
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