IBM在量子计算错误检测方面取得重要飞跃

发布时间：2023-09-02 10:30:43 所属栏目：外闻来源：转载

导读： 　　随着量子计算的到来，我们距离数字化转型的顶峰又近了一步。

　　涡轮增压处理有望即时诊断健康疾病并提供新药的快速开发;大大加快了人工智能系统对自动驾驶和太空旅行等时间敏感

　　随着量子计算的到来，我们距离数字化转型的顶峰又近了一步。

　　涡轮增压处理有望即时诊断健康疾病并提供新药的快速开发;大大加快了人工智能系统对自动驾驶和太空旅行等时间敏感操作的响应时间;拥挤城市中优化交通控制;帮助飞机更好地驾驭极端湍流;加快天气预报，使当地更好地应对潜在的灾害，并优化供应链系统，以提高交货时间和节约成本。

　　但我们还没到那一步。量子操作面临的最大障碍之一是纠错。

　　量子系统更快运行的代价是更高的错误率。量子计算机非常容易受到电磁信号、温度变化和地球磁场干扰等噪声的影响。这样的噪音会引发错误。

　　量子比特是量子计算的特殊组成部分，它本身就容易出错。频率、能级和耦合强度上的错误会导致计算错误。

　　与大多数时候可以可靠地复制的标准计算机比特不同，量子位由于其本质，无法在不引入错误的情况下克隆。位存储容易复制的二进制数字状态，而量子位存储数据在一个复杂的数学量子状态，可以在复制过程中中断。此外，量子位老化很快，劣化会带来错误。

　　IBM量子公司的研究人员表示，他们已经开发出一种系统，可以显着提高量子计算中的错误检测。在一篇在线帖子中，他们解释了这一挑战:“标准的经典纠错只需要纠正位翻转错误，”IBM研究员谢尔盖布拉维说。

　　“量子计算机必须纠正更多种类的错误，比如相位错误，相位错误会破坏量子比特携带的额外量子信息……技术必须纠正错误，但不能复制未知的量子态，也不能破坏底层的量子态。”

　　在他们的研究论文中，IBM的研究人员描述了一个过程，他们说这个过程实质上大大减少了目前已知的量子计算中使用的用于捕获大量错误的所需样本量的库。

　　标准的计算机表面代码早已成功地用于错误纠正。这些是类似于棋盘的二维网格。量子比特的有效纠错更具挑战性。

　　Bravyi说，许多专家估计，容错量子计算将需要数百万个量子比特，“我们认为这个数字太大了，在目前的发展阶段不切实际。”

　　IBM的解决方案改进了代码并重新设计了量子比特的位置，只需目前用于纠错的物理量子比特数量的十分之一就能实现结果。

　　研究人员在8月15日发表在预印本服务器arXiv上的一篇题为“高阈值和低开销容错量子存储器”的论文中承认:“实际纠错远未解决问题。”

　　“然而，这些新代码和该领域的其他进展正在增强我们的信心，即容错量子计算不仅是可能的，而且不需要建造一个不合理的大型量子计算机。”

　　他们的方法目前只适用于量子存储器，而不是计算能力。

　　“这些技术是迈向容错计算世界的垫脚石，”Bravyi说，“而这种新的……代码正在使这个世界更接近。”这是一个很有希望的结果，为我们指明了下一步应该寻找更好的纠错码的方向。”我们可以通过编程来实现这一目标。”bravyi补充说。”

（编辑：上海站长网）

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