【資料圖】
美國科學(xué)家展示了一個(gè)量子處理器，無需進(jìn)行糾錯(cuò)就可超越經(jīng)典計(jì)算。一個(gè)IBM127量子比特處理器可準(zhǔn)備和測量高度糾纏量子態(tài)期望值（重復(fù)實(shí)驗(yàn)的估計(jì)平均結(jié)果），超出了當(dāng)前最佳經(jīng)典計(jì)算方法的能力。這一展示表明，量子計(jì)算機(jī)可能可以在近未來用于一些特定的計(jì)算，無需容錯(cuò)性（即運(yùn)行量子計(jì)算機(jī)時(shí)避免或快速糾正錯(cuò)誤使之在控制之下），而容錯(cuò)計(jì)算可能還需要很多年才能實(shí)現(xiàn)。相關(guān)研究6月14日發(fā)表于《自然》。
量子計(jì)算的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是超出經(jīng)典計(jì)算的可能性，高效執(zhí)行特定任務(wù)。為了達(dá)到這一目標(biāo)，還需要應(yīng)對許多實(shí)際的挑戰(zhàn)，例如將錯(cuò)誤率保持在較低水平，和穿透量子“噪聲”（來自底層系統(tǒng)或環(huán)境的干擾），同時(shí)增加量子計(jì)算機(jī)的規(guī)模。錯(cuò)誤和噪聲會(huì)降低或消除量子計(jì)算超越經(jīng)典計(jì)算帶來的好處。在現(xiàn)行技術(shù)下，容錯(cuò)還遙不可及。雖然現(xiàn)有的量子處理器已經(jīng)能夠在一些特定但人為的問題上超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)，人們?nèi)栽跔幷摦?dāng)前或近未來的嘈雜量子計(jì)算機(jī)是否能足夠好到執(zhí)行有用（如實(shí)現(xiàn)研究目的）的量子計(jì)算。
微軟托馬斯·J·沃森研究中心的Youngseok Kim、 Abhinav Kadala和同事研究表明，他們的量子芯片可以可靠地生成、操縱和測量量子狀態(tài)，這些狀態(tài)極為復(fù)雜，經(jīng)典近似方法無法可靠地估計(jì)其特性。這一展示表明，量子機(jī)器即使沒有糾錯(cuò)，可能已經(jīng)可以幫助解決一些經(jīng)典計(jì)算機(jī)束手無策的特定問題（如研究物理模型）。作者報(bào)告的實(shí)驗(yàn)基于一個(gè)127量子比特的處理器，運(yùn)行60層電路深度，約2800個(gè)二量子比特門（經(jīng)典計(jì)算機(jī)邏輯門的量子版）。這一量子電路會(huì)產(chǎn)生巨大的、高度糾纏的量子態(tài)，其要求過高，無法通過經(jīng)典計(jì)算機(jī)上的數(shù)值近似可靠地重現(xiàn)。研究表明，該量子計(jì)算機(jī)可以通過測量期望值精確估計(jì)這些狀態(tài)的性質(zhì)。制造和測量這些巨大態(tài)而不產(chǎn)生太多削弱計(jì)算的錯(cuò)誤，是由制造芯片的高質(zhì)量和補(bǔ)償噪音的后分析處理方法實(shí)現(xiàn)的。
“這一根本的量子優(yōu)勢在于規(guī)模而非速度——127量子比特編碼了一個(gè)巨大的態(tài)空間，沒有經(jīng)典計(jì)算機(jī)有這么大的內(nèi)存?！痹谕瑫r(shí)發(fā)表的新聞與觀點(diǎn)文章中，瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的Goran Wendin和Jonas Bylander寫道。（來源：中國科學(xué)報(bào) 晉楠）
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-023-06096-3
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