天天即时：量子处理器在特定计算中无需纠错，相关能力超越经典计算

• 2023-06-15 10:55:38 来源：科技日报

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科技日报记者 张梦然

《自然》杂志14日报告了一种量子处理器，无需进行纠错就可超越经典计算。这个IBM127量子比特处理器在制造、测量高度纠缠量子态方面超越了当前最佳经典计算方法的能力。这一成果表明，量子计算机可能在近期用于一些特定的计算而无需容错性（运行量子计算机时避免或快速纠正错误使之在控制之下），朝向实用跨出了一大步。

IBM127量子比特处理器在制造、测量高度纠缠量子态方面超越了当前最佳经典计算方法的能力。图片来源：《自然》网站

量子计算的一个关键目标是超越经典计算、高效执行特定任务。为达到这一目标，还需要应对许多实际的挑战，例如将错误率保持在较低水平，穿透量子“噪声”（来自底层系统或环境的干扰），扩大量子计算机的规模。错误和噪声会降低或消除量子计算超越经典计算带来的好处。在现行技术下，容错还遥不可及。虽然现有的量子处理器已经能够在一些特定但人为的问题上超越经典计算机，但当前或近未来的嘈杂量子计算机能否执行有用（如实现研究目的）的量子计算仍有争议。

IBM托马斯·J·沃森研究中心科研团队此次提供了证据，表明他们的量子芯片能可靠地生成、操纵和测量量子状态，这些状态复杂到经典方法无法可靠地估计其特性。结果表明，量子机器即使没有纠错，也已经可以帮助解决一些经典计算机束手无策的特定问题（如研究物理模型）。

这一实验基于一个127量子比特的处理器，运行60层电路深度，约2800个二量子比特门（经典计算机逻辑门的量子版）。这一量子电路会产生巨大的、高度纠缠的量子态，其要求过高，无法通过经典计算机上的数值近似可靠地重现。但该量子计算机可以通过测量期望值精确估计这些状态的性质，制造和测量了这些巨大态，却不产生太多削弱计算的错误。

瑞典查尔姆斯理工大学格兰·文丁与乔纳斯·白兰德尔评价称：“这一根本的量子优势在于规模而非速度——127量子比特编码了一个巨大的态空间，而经典计算机没有这么大的内存。”

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