格拉斯哥大学物理与天文学院的一个小组开发了一种量子算法，可以显著减少将重力波信号匹配到大型模板数据库所需的时间。据报道，这一过程被称为匹配滤波，是寻找一些支持探测器的引力波信号的方法的一部分，如美国的激光干涉仪引力天文台（LIGO）和意大利的Virgo。
这些探测器是历史上最灵敏的传感器，可以捕捉到黑洞碰撞和合并等大规模天文事件在空间和时间上引起的微弱涟漪。
匹配滤波允许计算机从探测器收集的数据噪声中提取引力波信号。它的工作原理是过滤数据，然后从潜在的数万亿个模板中找到匹配的信号——这些模板是预先创建的数据片段，可能与真实的引力波信号有关。
尽管自2015年9月LIGO发现第一个信号以来，这一过程已经实现了许多引力波检测，但它耗时且资源密集。
在发表在《物理评论研究》上的一篇新论文中，该团队描述了如何通过一种名为Grover算法的量子计算技术大大加速这一过程。
Grover算法是由计算机科学家rove Grover于1996年开发的。它利用量子理论不同寻常的能力和应用来加速搜索数据库的过程。
虽然可以使用格罗弗算法处理数据的量子计算机仍然是一项发展中的技术，但传统计算机可以对其行为进行建模，并允许研究人员在技术成熟且量子计算机随时可用时开发技术以供采用。
格拉斯哥团队是第一个为引力波搜索目的调整格罗弗算法的团队。在论文中，他们通过使用python编程语言和模拟量子计算过程的工具qiskit开发的软件展示了如何将其应用于引力波搜索。
团队开发的系统可以根据模板数量的平方根比例提高操作速度。目前，量子处理器在执行基本操作方面比经典计算机慢得多，但随着技术的发展，其性能有望得到改善。计算数量的减少将转化为时间上的加速。充其量，这意味着，例如，如果使用经典计算进行搜索需要一年时间，那么使用量子算法进行相同的搜索可能只需要一周时间。
该大学物理与天文学学院的高思嘉博士是这篇论文的主要作者之一。他指出,“匹配滤波是格罗弗算法似乎非常适合帮助解决的问题。我们已经开发出一个系统，表明量子计算在引力波天文学中有着宝贵的应用……尽管我们在本文中关注一种类型的搜索，但它也可能适用于其他过程，就像这个过程一样，不需要将数据库加载到计算机中随机存取存储器。"
费格斯·海斯是物理与天文学学院的博士生，也是这项研究的第一作者之一。他补充说：“格拉斯哥的研究人员已经研究引力波物理50多年了，我们重力研究所的工作帮助支持了LIGO的开发和数据分析。高博士和我领导的跨学科工作已经证明了量子计算在匹配滤波方面的潜力。随着量子计算机在未来几年的发展，这些过程可能会出现可用于未来的引力波探测器。这是一个令人兴奋的前景，我们期待着未来的初步概念验证。"
