研發(fā)人員開(kāi)發(fā)新的解決方案，提升量子系統(tǒng)的計(jì)算能力

（文章來(lái)源：教育新聞網(wǎng)）

滑鐵盧大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種方法，可以為建立用于測(cè)量量子計(jì)算機(jī)性能的通用標(biāo)準(zhǔn)鋪平道路。這種稱(chēng)為循環(huán)基準(zhǔn)測(cè)試的新方法使研究人員能夠評(píng)估可擴(kuò)展性的潛力，并將一個(gè)量子平臺(tái)與另一個(gè)量子平臺(tái)進(jìn)行比較。

滑鐵盧數(shù)學(xué)學(xué)院和量子計(jì)算研究所的助理教授喬爾·沃爾曼說(shuō)：“這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于建立性能標(biāo)準(zhǔn)和加強(qiáng)建立大規(guī)模實(shí)用量子計(jì)算機(jī)的努力將大有幫助?！薄坝糜诒碚骱图m正量子系統(tǒng)中錯(cuò)誤的一致方法為評(píng)估量子處理器提供了標(biāo)準(zhǔn)化方法，可以公平地比較不同體系結(jié)構(gòu)中的進(jìn)展?！?/p>

周期基準(zhǔn)測(cè)試提供了一種解決方案，可以幫助量子計(jì)算用戶(hù)確定競(jìng)爭(zhēng)硬件平臺(tái)的相對(duì)價(jià)值，并提高每個(gè)平臺(tái)針對(duì)其感興趣的應(yīng)用提供可靠解決方案的能力。突破是在量子計(jì)算競(jìng)賽迅速升溫的同時(shí)，云量子計(jì)算平臺(tái)和產(chǎn)品的數(shù)量也在迅速擴(kuò)大。僅在過(guò)去的一個(gè)月中，微軟，IBM和Google就發(fā)布了重要公告。

通過(guò)隨機(jī)編譯實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序時(shí)，此方法確定在任何給定的量子計(jì)算應(yīng)用程序下的總錯(cuò)誤概率。這意味著循環(huán)基準(zhǔn)測(cè)試提供了第一個(gè)跨平臺(tái)的方法，用于測(cè)量和比較針對(duì)用戶(hù)感興趣的應(yīng)用定制的量子處理器的功能。

IQC的教師約瑟夫·愛(ài)默生(Joseph Emerson)表示：“由于Google最近在量子至上方面取得了成就，我們現(xiàn)在處于所謂的“量子發(fā)現(xiàn)時(shí)代”的曙光。這意味著容易出錯(cuò)的量子計(jì)算機(jī)將為有趣的計(jì)算問(wèn)題，但其解決方案的質(zhì)量無(wú)法再由高性能計(jì)算機(jī)驗(yàn)證。

“我們很高興，因?yàn)檠h(huán)基準(zhǔn)測(cè)試為在這個(gè)新的量子發(fā)現(xiàn)時(shí)代提供了改進(jìn)和驗(yàn)證量子計(jì)算解決方案的急需解決方案。”艾默生和沃爾曼創(chuàng)立了IQC衍生公司Quantum Benchmark Inc.，該公司已經(jīng)將該技術(shù)授權(quán)給了幾家世界領(lǐng)先的量子計(jì)算提供商，包括Google的Quantum AI。

借助量子力學(xué)，量子計(jì)算機(jī)從根本上提供了更強(qiáng)大的計(jì)算方式。與傳統(tǒng)或數(shù)字計(jì)算機(jī)相比，量子計(jì)算機(jī)可以更有效地解決某些類(lèi)型的問(wèn)題。但是，量子位(量子計(jì)算機(jī)中的基本處理單元)非常脆弱。系統(tǒng)中的任何缺陷或噪聲源都可能導(dǎo)致錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致在量子計(jì)算下產(chǎn)生錯(cuò)誤的解。

只有一個(gè)或兩個(gè)量子位來(lái)獲得對(duì)小型量子計(jì)算機(jī)的控制，這是更大，更雄心勃勃的努力的第一步。更大的量子計(jì)算機(jī)可能能夠執(zhí)行越來(lái)越復(fù)雜的任務(wù)，例如機(jī)器學(xué)習(xí)或模擬復(fù)雜的系統(tǒng)以發(fā)現(xiàn)新的藥物。設(shè)計(jì)更大的量子計(jì)算機(jī)具有挑戰(zhàn)性。隨著量子位的增加和量子系統(tǒng)的擴(kuò)展，誤差路徑的頻譜變得更加復(fù)雜。

表征量子系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生噪聲和誤差的輪廓，指示處理器是在執(zhí)行任務(wù)還是在執(zhí)行計(jì)算。要了解任何現(xiàn)有量子計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的性能，或者通過(guò)減少錯(cuò)誤來(lái)擴(kuò)展量子計(jì)算機(jī)，首先必須對(duì)影響系統(tǒng)的所有重要錯(cuò)誤進(jìn)行特征描述。

沃斯曼，愛(ài)默生和因斯布魯克大學(xué)的一組研究人員確定了一種評(píng)估影響量子計(jì)算機(jī)的所有錯(cuò)誤率的方法。他們?cè)谝蛩共剪斂舜髮W(xué)的離子阱量子計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)了這項(xiàng)新技術(shù)，發(fā)現(xiàn)隨著該量子計(jì)算機(jī)規(guī)模的擴(kuò)大，錯(cuò)誤率不會(huì)增加，這是非常有希望的結(jié)果。

Wallman說(shuō)：“循環(huán)基準(zhǔn)測(cè)試是可靠地檢查您是否在正確的軌道上擴(kuò)大量子計(jì)算機(jī)整體設(shè)計(jì)的第一種方法。”“這些結(jié)果非常重要，因?yàn)樗鼈兲峁┝艘环N表征所有量子計(jì)算平臺(tái)中錯(cuò)誤的綜合方法?！?br /> （責(zé)任編輯：fqj）