量子计算是一个创新、复杂的领域，许多人都不熟悉，但对于那些对数学物理着迷的人来说——比如萨斯喀彻温大学(USask)的学生塔拉·特谢拉(Tarah Teixeira)——成为量子计算机未来应用开发的一部分是令人兴奋的。
“我第一次访问南加州大学是在开放日期间，”美国艺术与科学学院本科生特谢拉说。
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“那天早上我被邀请参加数学讲座。我很高兴错过了参加讲座的欢迎活动。那天之后，我决心学习数学物理。
在量子拓扑学及其应用中心(quanTA)主任、艺术与科学学院数学与统计系教员Steven Rayan博士(博士)的指导下，Teixeira开始研究量子计算机的工作原理，作为她数学物理学荣誉学位的一部分。
为了操作，经典计算机使用称为位的小块信息。位可以在“开”或“关”状态下运行 - 就像电灯开关一样 - 帮助计算机分类和处理信息。或者，量子计算机使用称为量子比特的量子粒子。量子粒子不像电灯开关那样运行，而是自旋。无论在哪个方向上观察到粒子的自旋，都称为其“状态”。
“关于量子比特的反直觉是它可以同时处于多种状态，”特谢拉说。
“当你检查它处于哪个状态时，它会折叠成一个单一的状态。有一些随机性——我们只知道在某种状态下找到量子比特的概率。
利用这些概率、复杂的数学和极其敏感的工程，量子计算机允许比经典计算机更快的计算速度。由于其在数学和物理水平上的独特运作方式，量子计算机可以更准确地表示分子模型，使它们在开发新的药物和治疗方法时特别有用。
“他们的计算速度对机器学习和人工智能很有用，”特谢拉说。
“随着我们构建包含更多量子比特的量子计算机，这些计算机的用途肯定会扩大。
Teixeira一直在研究一个特定的数学领域，称为“李代数”，以进一步发展她对量子计算的理解。这种数学方法不仅考虑处于开/关状态的位，还为潜在的第三种选择打开了大门。
虽然需要更多的研究来确定如何在物理上实现这些复杂的逻辑模型，但量子比特自然地假设其他状态的可能性已经预见了新型量子编程，这在工业界正在寻找证明量子计算力量的方法时令人兴奋。
“在量子计算方面，某些细节仍在决定中。例如，直到最近才开始建造量子计算机，并且有多种方法可以物理表示量子比特，“Teixeira说。
“因此，在建立量子计算的标准系统之前，我们希望探索几种选择。最重要的是，我们希望利用他们所有的潜力。
Teixeira的研究工作得到了美国大学和加拿大自然科学与工程研究理事会的支持，通过该机构竞争激烈的本科生研究奖计划。
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