在计算领域，我们通常认为信息是以1和0的形式存储的——这也称为二进制编码。然而，在我们的日常生活中，我们使用0至9的十个数字来表示所有可能的数字。在二进制中，数字9写为1001，需要四个数字才能表示同一数字。

量子计算机也是从这种二进制范式发展而来的。但事实上，编码量子比特(qubit)的物理系统通常也有可能编码量子数字(qudits)，正如因斯布鲁克大学Martin Ringbauer领导的研究团队所做的那样。但基于qudit的量子计算机面临的挑战一直是如何在高维信息载体之间有效地产生纠缠。

在最近发表在《自然·通讯》杂志上的一项研究中，因斯布鲁克大学的该研究团队报告了两个量子如何以前所未有的性能相互完全纠缠，这为更高效、更强大的量子计算机铺平道路。
 
数字9的例子表明，虽然人类能够一步计算出9x9=81，但经典计算机(或计算器)必须先计算1001x1001，并在幕后执行许多步的二进制乘法才能计算出并在屏幕上显示81。在经典计算机中，我们可以负担得起这样做，但在本质上对噪声和外部干扰敏感的量子计算机中，我们需要减少量子计算所需的操作次数。

量子纠缠对量子计算机上的任何计算都是至关重要的。纠缠是独特的量子特征之一，它支持了量子计算机在某些任务中具有大大超越经典计算机的潜力。然而，利用这种潜力需要产生强大而准确的高维纠缠。
 
因斯布鲁克大学的研究人员现在能够完全纠缠两个qudits，每个qudits都是编码了最多5种态的单个钙离子。这为理论物理学家和实验物理学家提供了超越二进制信息处理的新工具，这可能会导致开发出更快、更强大的量子计算机。

Martin Ringbauer解释说：“量子系统有许多可用态等待被用于量子计算，我们不应该去限制它们与量子比特一起工作。”研究人员称，当今许多最具挑战性的问题，涉及化学、物理或优化等不同领域，都可以从这种更自然的量子计算语言中受益。（编译:Qtech）