正如我們很早就知道的那樣，數(shù)字計算機的工作原理是零和一，也被稱為二進制信息。這種方法一直很有效。事實上，它是如此成功，以至于現(xiàn)在計算機為從咖啡機到自動駕駛汽車的一切提供動力，很難想象沒有它們的生活。
在這一令人難以置信的成功基礎(chǔ)上，今天的量子計算機也是以二進制信息處理為基礎(chǔ)開發(fā)的。來自奧地利因斯布魯克的實驗物理學(xué)家馬丁-林鮑爾解釋說：”然而，量子計算機的構(gòu)件不僅僅是零和一，”。”將它們限制在二進制系統(tǒng)中，使這些設(shè)備無法發(fā)揮其真正的潛力”。
一個科學(xué)家小組現(xiàn)在已經(jīng)成功地開發(fā)出一種量子計算機，可以用所謂的量子位（qudits）進行任意計算，從而用較少的量子粒子釋放出額外的計算能力。這個小組由因斯布魯克大學(xué)實驗物理系的托馬斯-蒙茨領(lǐng)導(dǎo)。
以零和一存儲信息并不是最有效的計算方式，但卻是最簡單的方式。簡單通常也意味著可靠和減少錯誤，這就是為什么二進制信息已經(jīng)成為經(jīng)典計算機的無可質(zhì)疑的標(biāo)準(zhǔn)。
量子物理學(xué)家馬丁-林鮑爾在他的實驗室
然而，在量子世界中，情況卻截然不同。例如，在因斯布魯克的量子計算機中，信息被儲存在單獨困住的鈣原子中。這些原子中的每一個自然有八個不同的狀態(tài)，其中只有兩個通常用于存儲信息。事實上，幾乎所有現(xiàn)有的量子計算機都可以獲得比它們實際用于計算的更多的量子狀態(tài)。
來自因斯布魯克的物理學(xué)家們現(xiàn)在設(shè)計了一種量子計算機，通過使用量子比特進行計算，可以充分利用這些原子的全部潛力。與經(jīng)典的情況相反，在這種情況下，使用更多的狀態(tài)并不會使計算機的可靠性降低。”托馬斯-蒙茨說：”量子系統(tǒng)自然有兩個以上的狀態(tài)，我們表明，我們可以同樣好地控制它們。”
另一方面，許多需要量子計算機的任務(wù)，如物理學(xué)、化學(xué)或材料科學(xué)中的問題，也可以用qudit語言自然表達。為量子比特重寫它們往往會使它們對今天的量子計算機來說過于復(fù)雜。”馬丁-林鮑爾解釋說：”與零和一以外的東西一起工作是非常自然的，不僅對于量子計算機，而且對于它的應(yīng)用，使我們能夠釋放出量子系統(tǒng)的真正潛力。”
