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科技日?qǐng)?bào)記者?張夢然
《自然》雜志14日?qǐng)?bào)告了一種量子處理器，無需進(jìn)行糾錯(cuò)就可超越經(jīng)典計(jì)算。這個(gè)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(dāng)前最佳經(jīng)典計(jì)算方法的能力。這一成果表明，量子計(jì)算機(jī)可能在近期用于一些特定的計(jì)算而無需容錯(cuò)性（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），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(dāng)前最佳經(jīng)典計(jì)算方法的能力。圖片來源：《自然》網(wǎng)站
量子計(jì)算的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是超越經(jīng)典計(jì)算、高效執(zhí)行特定任務(wù)。為達(dá)到這一目標(biāo)，還需要應(yīng)對(duì)許多實(shí)際的挑戰(zhàn)，例如將錯(cuò)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(kuò)大量子計(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)，但當(dāng)前或近未來的嘈雜量子計(jì)算機(jī)能否執(zhí)行有用（如實(shí)現(xiàn)研究目的）的量子計(jì)算仍有爭議。
IBM托馬斯·J·沃森研究中心科研團(tuán)隊(duì)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(fù)雜到經(jīng)典方法無法可靠地估計(jì)其特性。結(jié)果表明，量子機(jī)器即使沒有糾錯(cuò)，也已經(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）。
這一實(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)。但該量子計(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)，制造和測量了這些巨大態(tài)，卻不產(chǎn)生太多削弱計(jì)算的錯(cuò)誤。
瑞典查爾姆斯理工大學(xué)格蘭·文丁與喬納斯·白蘭德爾評(píng)價(jià)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(gè)巨大的態(tài)空間，而經(jīng)典計(jì)算機(jī)沒有這么大的內(nèi)存?！?/p>
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