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科学家揭示量子计算机真正的潜力和局限性

量子创投界

2021-12-21

导读：量子计算机和体育优秀人才有什么共同之处?这两个都吸引了许多人的关注。

量子计算机和体育优秀人才有什么共同之处?这两个都吸引了许多人的关注。量子计算机是一种可以比超级计算机更快地执行某些任务的实验机器，就像年轻的运动员一样，人们一直在评估它们有朝一日成为改变游戏规则的技术的潜力。

潜力与局限性

现在，科学家侦察人员有了他们的第一个工具，可以对一项前瞻性技术执行现实任务的能力进行排名，揭示其真正的潜力和局限性。

美国桑迪亚国家实验室设计了一种新的基准测试，可以预测量子处理器运行特定程序不出错的可能性有多大。

所谓的镜像电路方法，今天发表在《自然物理学》期刊上，比传统测试更快、更准确，帮助科学家开发的技术最有可能导致世界上第一个实用的量子计算机，这将大大加快医学、化学、物理的研究，农业和国家安全。

到目前为止，科学家们一直在测量随机操作的障碍赛表现。

更精确的测试方法

但根据这项新研究，传统的基准测试低估了许多量子计算错误。这可能会导致人们对量子机器的强大或有用程度产生不切实际的期望。镜像电路提供了一种更精确的测试方法。

镜像电路是一种计算机程序，它执行一组计算，然后将其逆转。

计算机科学家Timothy Proctor是桑迪亚量子性能实验室的成员，参与了这项研究，他说:“在量子计算领域，只使用随机、无序的程序来衡量性能是一种标准做法，而我们的结果表明，这样做不是一件好事。”

新的测试方法也节省了时间，这将有助于研究人员评估日益复杂的机器。大多数基准测试通过在量子计算机和常规计算机上运行同一套指令来检查错误。如果没有错误，结果应该是匹配的。

然而，由于量子计算机执行某些计算的速度比传统计算机快得多，研究人员可以花很长时间等待普通计算机完成。

使用镜像电路时，输出应该始终与输入相同，或者进行一些有意的修改。因此，科学家无需等待，可以立即检查量子计算机的结果。

新方法揭示了传统评估的缺陷

Proctor和他的同事发现，随机测试忽略或低估了错误的复合效应。当一个错误变得更糟时，它会随着程序的运行而变得更糟，就像一个外接球员跑错了路线，随着比赛的进行，偏离了他们应该在的位置越来越远。

桑迪亚发现，通过模拟功能程序，最终结果往往比随机测试显示的差异更大。

普罗科特说:“我们的基准测试实验显示，当前量子计算机在结构化程序上的表现比以前所知的更加多变。”

镜像电路的方法也让科学家们对如何改进现有的量子计算机有了更深入的了解。

“通过将我们的方法应用到当前的量子计算机上，我们能够了解到很多关于这些特定设备所遭受的错误的信息——因为不同类型的错误对不同的程序有不同程度的影响，”Proctor说。“这是首次在许多量子位处理器中观察到这些效应。我们的方法是第一个大规模探测这些误差效应的工具。”

相关链接

https://phys.org/news/2021-12-quantum-power-faster-accurate.html

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