一个功能性的固态量子计算机首次完成了一个相当简单的数学问题，将一个素数分解成其组成部分。解决方案本身并不是什么了不起的成就——它只是数字 15——但这对量子计算机来说是一个重大飞跃，因为它向分解更大的数字迈进了一步。快速分解非常大的数字对于网络安全至关重要。
在加州大学圣巴巴拉分校博士毕业生Erik Lucero的带领下，研究人员构建了一个量子处理器来映射数字 15。该团队构建了一个由四个超导量子比特组成的量子电路，它们是量子系统的逻辑门，位于蓝宝石基板上。它还包含五个微波谐振器。制造本身就是一个突破，因为组织九个独立的量子部件需要非常精确的自动化构建方法。量子比特通过量子实验进行了纠缠和验证。然后，团队使用 Peter Shor 的分解算法来分解 15。该代码规定，对于任何给定的整数 N，计算机必须找到其素数因子。但它以量子速度做到这一点，比已知的最快的经典分解算法指数级地更快地找到解决方案。
这为什么重要？量子计算机可以通过实现比经典系统更复杂的加密来极大地改善网络安全。最常见的编码形式称为 RSA 加密，它基于这样一个事实：分解大的素数非常困难。两个大的素数的乘积用作加密密钥，而素数本身是秘密。为了解决密码，经典计算机系统必须处理一系列数字。这可能需要很长时间，特别是当素数变得非常大时。
使用最快的经典分解算法，分解一个 600 位、有史以来最大的 RSA 加密数字将比宇宙的年龄还要长。理论上，这个系统可以在一小时内完成。
Lucero 及其同事进行了 150,000 次实验，处理器正确回答的次数为 48%。Shor 算法规定量子系统将恰好一半时间得到正确答案，所以这实际上相当不错。下一步是提高量子相干性并构建更复杂的电路，以便计算机能够解决更大的分解问题。
该论文出现在本周的《*自然物理学*》杂志上。
