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(記者 孫自法)國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》最新發(fā)表一篇量子計算論文，研究人員展示研發(fā)出的一個量子處理器，無需進行糾錯就可超越經(jīng)典計算，標(biāo)志著量子計算朝向潛在可用的近未來量子處理跨近一步。

這個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)實驗的估計平均結(jié)果)，超出了當(dāng)前最佳經(jīng)典計算方法的能力。這一展示表明，量子計算機可能可以在近未來用于一些特定的計算，無需容錯性(即運行量子計算機時避免或快速糾正錯誤使之在控制之下)，而容錯計算可能還需要很多年才能實現(xiàn)。

該論文介紹，量子計算的一個關(guān)鍵目標(biāo)是超出經(jīng)典計算的可能性，高效執(zhí)行特定任務(wù)。為達到這一目標(biāo)，還需要應(yīng)對許多實際的挑戰(zhàn)，例如將錯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)，同時增加量子計算機的規(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(shù)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，人們?nèi)栽跔幷摦?dāng)前或近未來的嘈雜量子計算機是否能足夠好到執(zhí)行有用(如實現(xiàn)研究目的)的量子計算。

論文共同通訊作者、美國IBM托馬斯·J·沃森研究中心Youngseok Kim和 Abhinav Kadala與同事及合作者提供的證據(jù)表明，他們研發(fā)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其特性。這一展示表明，量子機器即使沒有糾錯，可能已經(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)。

論文作者報告的實驗基于一個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)。研究表明，他們的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)。制造和測量這些巨大態(tài)而不產(chǎn)生太多削弱計算的錯誤，是由制造芯片的高質(zhì)量和補償噪音的后分析處理方法實現(xiàn)的。

《自然》同期發(fā)表同行專家的“新聞與觀點”文章指出，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，沒有經(jīng)典計算機有這么大的內(nèi)存。