新突破！無需糾錯就能超越經(jīng)典計(jì)算的量子比特處理器

最新發(fā)表在國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》上的一篇論文介紹了一個(gè)重要的科學(xué)突破 —— 研究人員成功開發(fā)出一個(gè)具有量子處理能力的IBM127量子比特處理器。該處理器在無需糾錯的情況下，能夠超越傳統(tǒng)經(jīng)典計(jì)算，標(biāo)志著量子計(jì)算又邁向了潛在可用的近未來。

該論文指出，量子計(jì)算的關(guān)鍵目標(biāo)是展示超越經(jīng)典計(jì)算的潛力，并高效地執(zhí)行特定任務(wù)。實(shí)驗(yàn)中，研究人員使用了一個(gè)包含127個(gè)量子比特的處理器，并運(yùn)行了60層的電路深度。在這個(gè)量子電路中，他們使用了大約2800個(gè)二量子比特門（作為經(jīng)典計(jì)算機(jī)邏輯門的量子版本）。通過這種電路，可以產(chǎn)生非常龐大且高度糾纏的量子態(tài)，其特性對于經(jīng)典計(jì)算機(jī)來說很難進(jìn)行可靠的數(shù)值近似。但研究人員證明，他們的量子計(jì)算機(jī)能夠通過準(zhǔn)確測量期望值來估計(jì)這些態(tài)的性質(zhì)，而不會引入過多的計(jì)算錯誤。巨大態(tài)的制造和測量需要高質(zhì)量的芯片制造和后期處理方法來抑制噪音干擾。

實(shí)現(xiàn)超越經(jīng)典計(jì)算并高效執(zhí)行任務(wù)是量子計(jì)算的關(guān)鍵目標(biāo)，但要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)還需要應(yīng)對許多實(shí)際挑戰(zhàn)。其中包括保持低錯誤率、克服量子系統(tǒng)及環(huán)境帶來的噪聲干擾以及擴(kuò)大量子計(jì)算機(jī)的規(guī)模。錯誤和噪聲會降低或消除量子計(jì)算相對于經(jīng)典計(jì)算的優(yōu)勢。在當(dāng)前技術(shù)水平下，容錯性仍然具有難度。盡管現(xiàn)有的量子處理器已經(jīng)在某些特定但人工構(gòu)建的問題上超越了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，但噪聲問題限制了當(dāng)前或近未來嘈雜量子計(jì)算機(jī)在執(zhí)行實(shí)用（對研究目的有意義）量子計(jì)算方面的可行性。

來自瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的格蘭·文丁和喬納斯·白蘭德爾對此進(jìn)行了評價(jià)，他們指出：“這一次的量子優(yōu)勢在于規(guī)模而不是速度——127量子比特編碼了一個(gè)巨大的態(tài)空間，而傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無法具備如此大的內(nèi)存容量?！?/p>

該論文的發(fā)表代表著量子計(jì)算領(lǐng)域取得的重要進(jìn)展，將為未來的量子計(jì)算研究和應(yīng)用提供新的前景和方向。

編輯：黃飛