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科技日報北京2月5日電 （實習記者張佳欣）想知道一個非常大的整數(shù)是否是質(zhì)數(shù)嗎？意大利國際高等研究院（SISSA）、的里雅斯特大學和英國圣安德魯斯大學合作提出了一種創(chuàng)新方法，可通過使用某種“量子算盤”回答這類問題，該“算盤”具有以可控方式與整數(shù)序列相關的能級的量子系統(tǒng)。
通過將理論和實驗相結(jié)合，科學家們能夠使用全息激光技術復制出與前15個質(zhì)數(shù)和前10個幸運數(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”）對應的能級的量子勢。這一結(jié)果近日發(fā)表在美國科學院刊物《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能，以及通過量子力學實驗解決與數(shù)論相關數(shù)學問題的大門。
“每個物理系統(tǒng)都有一組特定的能級，這些能級基本上構(gòu)成了它的ID。”SISSA理論物理學家朱塞佩·穆薩多解釋說。他們應用一組微分方程組來計算量子系統(tǒng)薛定諤方程中出現(xiàn)的勢能，其能量狀態(tài)對應于從特定序列中（如質(zhì)數(shù)或相近的幸運數(shù)字）提取的有限整數(shù)序列。隨后，使用復雜的全息實驗技術，研究人員能夠創(chuàng)建具有與理論定義的勢能相對應的強度分布的光阱。
“目前為止，我們已在實驗室里根據(jù)前15個素數(shù)和前10個幸運數(shù)字計算并創(chuàng)建了量子勢。”穆薩多補充道，“但原則上，同樣的方法也可以應用于其他的甚至無限長的數(shù)字序列，只要數(shù)字增長不太快即可。”
“量子算盤”為離散數(shù)列的量子力學操作提供了一個物理設置。研究結(jié)果為通過量子實驗將這些潛能用于各種數(shù)學測試（如原始性測試）和算術操作（如素數(shù)分解）鋪平了道路。
該結(jié)果也可能在量子技術領域帶來新的應用。它為一類新的設備打下基礎，在這種設備中，可以設計和測試與量子技術相關的新算法。
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