IBM在量子计算方面的最新突破可能将推动量子领域的进一步发展。

最近，研究人员表示，与经典系统相比，量子系统并没有提供实际的加速。参与这项研究的理论物理学家Xavier Waintal说，没有理由认为量子系统会有优势，或许我们运气好的话，对于解决某些问题，它可能会更快。然而，IBM宣布了一项最近的突破性实验，表明量子计算机将很快在实际任务中超越经典计算机。



IBM与加州大学伯克利分校的研究人员合作，宣布他们已经试验了一些方法来处理一些计算问题。该团队开发了“减轻错误”的技术来克服量子噪声，因为量子噪声会在计算中引入错误。研究人员成功地在Eagle处理器的所有127个量子比特上进行了计算，这是迄今报道的同类实验中规模最大的一个。

通过这项实验，IBM成功地测量了复杂电路体积的准确期望值，超过了经典的蛮力计算的能力，从而为量子计算的实用性提供了证据，即使在实现容错之前也能如此。这些结果的实现得益于在这一规模上的超导处理器的相干性和校准的进步，以及在如此庞大的设备上控制和表征噪声的能力。值得注意的是，在涉及强纠缠的情况下，量子计算机产生的正确结果超过了领先的经典近似方法的能力。

这项实验被认为是量子算法设计的一个重要发展。IBM量子计算负责量子能力和演示的经理Abhinav Kandala解释说，关键的突破是“在脉冲拉伸之外操作噪声”。这使得他们能够进行更复杂的外推，有效地减小了噪声偏差的影响，这在以前是不可能的。

零噪音探索（ZNE）——通过增加和评估不同水平的噪音来修复量子系统的错误，然后使用外推法来了解没有任何噪音的系统会是什么样的。

尽管量子计算时间很短，但每次量子计算都可能是不可靠的。量子噪声的波动会导致错误，而在量子计算的进步道路上，唯一途径就是通过纠错来解决这个问题。

对于量子计算机的纠错来说，目前认为还需要数年时间，因为需要更好的处理器来处理更多量子比特。如果能够检测和纠正计算错误，最大的问题就可以解决。根据IBM的说法，错误缓解是一种临时解决方案，但长期目标仍然是纠错。

为了评估量子计算的实际价值，研究人员创建了一个经典算法，并将其与在经典计算机上模拟Grover算法的量子启发式算法进行了比较。结果显示，即使错误率可以以1万倍的速度减少（这是一个过于乐观的说法），实现量子计算的理论优势仍需要大量的计算时间。

我们为什么需要量子？

2019年，谷歌研究人员声称，他们的量子计算机在3分20秒内完成了一项计算，而这一计算在传统的超级计算机上需要1万年。然而，一些研究人员对这一说法提出异议，称这个问题是人为制造的，在现实世界中没有应用。此外，一个中国研究小组在一台非量子超级计算机上用5分多钟时间完成了同样的计算，证明谷歌估计的1万年时间是错误的。

经典计算机或数字计算机以1或0的比特形式工作，而量子计算机则以量子比特或量子位的形式工作，据说可以容纳更复杂的信息状态。与著名的薛定谔的猫实验相类似，就像猫可以既死又活一样，量子比特可以同时为1和0。这使得量子计算机可以同时进行多种计算，通过加快计算速度，量子计算机有可能解决跨领域的大型复杂问题。

经典计算是确定性的，与之相反，在量子计算中，计算是概率性的，同一输入可能有多个输出。然而，这会导致高错误率，这也是量子计算的最大缺点之一。量子计算充满了噪声、故障和量子相干性损失等形式的错误，这可能使它在计算完成之前就会失败。

 

来源：https://analyticsindiamag.com/ibm-brings-an-optimistic-future-for-quantum-computing/