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量子處理器在特定計算中無需糾錯,相關能力超越經(jīng)典計算-天天快資訊

2023-06-15 07:39:52來源:科技日報  


(資料圖)

科技日報記者?張夢然

《自然》雜志14日報告了一種量子處理器,無需進行糾錯就可超越經(jīng)典計算。這個IBM127量子比特處理器在制造、測量高度糾纏量子態(tài)方面超越了當前最佳經(jīng)典計算方法的能力。這一成果表明,量子計算機可能在近期用于一些特定的計算而無需容錯性(運行量子計算機時避免或快速糾正錯誤使之在控制之下),朝向?qū)嵱每绯隽艘淮蟛健?/p>

IBM127量子比特處理器在制造、測量高度糾纏量子態(tài)方面超越了當前最佳經(jīng)典計算方法的能力。圖片來源:《自然》網(wǎng)站

量子計算的一個關鍵目標是超越經(jīng)典計算、高效執(zhí)行特定任務。為達到這一目標,還需要應對許多實際的挑戰(zhàn),例如將錯誤率保持在較低水平,穿透量子“噪聲”(來自底層系統(tǒng)或環(huán)境的干擾),擴大量子計算機的規(guī)模。錯誤和噪聲會降低或消除量子計算超越經(jīng)典計算帶來的好處。在現(xiàn)行技術下,容錯還遙不可及。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)典計算機,但當前或近未來的嘈雜量子計算機能否執(zhí)行有用(如實現(xiàn)研究目的)的量子計算仍有爭議。

IBM托馬斯·J·沃森研究中心科研團隊此次提供了證據(jù),表明他們的量子芯片能可靠地生成、操縱和測量量子狀態(tài),這些狀態(tài)復雜到經(jīng)典方法無法可靠地估計其特性。結(jié)果表明,量子機器即使沒有糾錯,也已經(jīng)可以幫助解決一些經(jīng)典計算機束手無策的特定問題(如研究物理模型)。

這一實驗基于一個127量子比特的處理器,運行60層電路深度,約2800個二量子比特門(經(jīng)典計算機邏輯門的量子版)。這一量子電路會產(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)典計算機上的數(shù)值近似可靠地重現(xiàn)。但該量子計算機可以通過測量期望值精確估計這些狀態(tài)的性質(zhì),制造和測量了這些巨大態(tài),卻不產(chǎn)生太多削弱計算的錯誤。

瑞典查爾姆斯理工大學格蘭·文丁與喬納斯·白蘭德爾評價稱:“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巨大的態(tài)空間,而經(jīng)典計算機沒有這么大的內(nèi)存。”

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