科学家研发检验量子计算机准确度的方法

shuszhao · 发表于 2019-12-4 08:57:53

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世界各国有许多研究单位竞相研发量子运算技术，规模最大的量子计算机每六个月运算力就成长一倍…但我们如何知道量子计算机的运算结果是不是准确？

英国华威大学(University of Warwick)的研究人员Samuele Ferracin、Theodoros Kapourniotis与Animesh Datta开发了一种通讯协议(protocol)，能让量子计算机控制对于困难问题的响应；换句话说，这种方法能将量子计算机输出的噪声(noise)效应量化。噪声是一种影响量子机器硬件状态的变量，但使用者无法控制，就像是温度波动(temperature fluctuations)；这种变量可能会影响任何一种系统的准确度。
这种方法能判断机器是否正确运作，让开发者得以改善其性能──这是建立未来量子运算实用性的关键第一步。华威大学物理系的Animesh Datta博士表示：“量子计算机要做到两件事才能有用，首先是能解决困难问题，其次是能正确地解决困难问题，但我觉得后者不那么受重视。如果量子计算机没有正确解答问题，我们也无从发现，因此我们的论文是要提供一种方法，判定量子运算的结果有多接近正确答案。”
还有一种替代方案是以量子计算机执行一系列已知的运算，然后能藉此建立运算结果的准确度。根据这种方法，研究人员能定义出一个统计极限，判断量子计算机对于我们想解开的困难问题(及目标计算)之答案，距离准确结果有多远。这个程序与程序设计师用来检查大型软件程序在一般计算机中之状态的方法很类似，有一些小功能可产出被称为先验(priori)的结果；如果软件程序能正确响应这些先验，就可以确定整个软件程序是正确的。
华威大学论文的领衔作者Samuele Ferracin表示：“我们花了几年的时间思考检查量子计算机答案的新方法，并提出给实验专家。第一种方法证明太依赖现有的量子计算机，这些计算机只能执行‘小型’运算以及有限制的任务；而我们最新成功开发的方法，能适合现有的量子计算机并能涵盖其主要的限制。我们现在正与实验专家合作，了解如何能将这种方法运用在真正的机器中。”
量子计算机是利用量子物理的特性，与目前的数字技术是完全不同的原理。利用量子系统的行为，其基础的处理形式能同时间让资料在所有状态下被分析，使其具备超越典型运算的巨大优势。例如程序代码违反以及化学领域的某种类型问题，特别适合利用这种特性。