我们都应该知道计算机是使用0和1来表示信息，这也被称为二进制信息。这种方法非常成功，以至于计算机现在可以为从咖啡机到自动驾驶汽车的一切提供动力，很难想象没有它们我们要如何生活。

在这一成功的基础上，现在的量子计算机在设计时也考虑到了二进制信息处理。来自奥地利因斯布鲁克大学的实验物理学家Martin Ringbauer解释说：“然而，量子计算机的构建块不仅仅是0和1。将它们限制成二进制系统会阻碍这些设备发挥其真正的潜力。”

由因斯布鲁克大学实验物理系的Thomas Monz领导的团队现在已经成功开发了一种量子计算机，该计算机可以使用所谓的量子数字(简称qudits)来执行任意计算，它可以以更少的量子粒子释放更多的计算能力。他们的研究已发表在《自然物理学》上。

量子系统是不同的

尽管以0和1存储信息并不是最有效的计算方式，但却是最简单的方式。简单通常也意味着是可靠和鲁棒的，因此二进制信息已成为经典计算机无可挑战的标准。

在量子世界中，情况就大不相同了。例如，在因斯布鲁克大学的这台量子计算机中，信息存储在捕获的单个钙原子中。这些原子中的每一个与生俱来就有八种不同的状态，其中通常只有两种用于存储信息。事实上，几乎所有现有的量子计算机都可以访问比它们用于计算的更多量子态。

硬件和软件的自然方法

来自因斯布鲁克大学的物理学家现在已经开发出一种量子计算机，它可以通过使用qudits进行计算，能充分利用这些原子的潜力。与经典案例相反，使用更多状态并不会降低计算机的可靠性。Thomas Monz说：“量子系统自然不止有两种状态，我们证明我们可以同样很好地控制它们。”

另一方面，许多需要量子计算机的任务，例如物理、化学或材料科学中的问题，也可以很自然地用qudit语言来表达。用量子比特(qubit)重写它们通常会使它们对于今天的量子计算机来说过于复杂。Martin Ringbauer解释说：“处理超过0和1的数据是非常自然的，不仅对量子计算机来说是这样，对它的应用来说也是这样的，这让我们能够释放量子系统的真正潜力。”（编译:Qtech）