【127量子位Eagle量子計算機能夠處理傳統(tǒng)超級計算機難以解決的問題。】

目前，量子計算機太容易出錯，以至于其最終的實用性經(jīng)常受到質(zhì)疑。但IBM認(rèn)為，量子計算可能會比預(yù)期更快地進入一個實用的新時代，對于當(dāng)今的超級計算機無法解決的實際問題，其127量子位的Eagle量子計算機有潛力給予準(zhǔn)確的結(jié)果。

雖然理論上，對于傳統(tǒng)計算機可能需要數(shù)千年才能解決的問題，量子計算機能夠找到解決答案，但它們受到一個關(guān)鍵問題的困擾，即當(dāng)今的量子計算機都很容易受到最輕微干擾的破壞。這些所謂的噪聲中等規(guī)模量子（NISQ）平臺通常每1000次運算就會出現(xiàn)一次錯誤，而許多實際應(yīng)用要求錯誤率降低到十億分之一或更低。

目前，IBM透露，其Eagle量子處理器能夠準(zhǔn)確地模擬普通計算機超過一定復(fù)雜性就難以建模的物理現(xiàn)象。該公司表示，這些模擬不僅可供研究人員實際使用，而且他們開發(fā)的方法還可應(yīng)用于當(dāng)今量子機器上運行的其他類型的算法。

盡管量子計算仍被認(rèn)為處于早期階段，但谷歌和其他公司的早期實驗聲稱，量子計算機可能超越常規(guī)計算機，已經(jīng)進入了“量子優(yōu)勢”“量子卓越”或“量子霸權(quán)”時代。批評者則認(rèn)為，這些實驗只表明在人為問題上，量子計算機能夠超越傳統(tǒng)計算機。因此，對于量子計算機是否好到足夠可用，仍然存在激烈的爭論。

IBM的量子計算機對一種材料中電子自旋的動力學(xué)進行了模擬，目的是預(yù)測其特性，例如磁化。科學(xué)家們非常了解該模型，因此研究人員更容易驗證量子計算機結(jié)果的準(zhǔn)確性。

同時，加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家在傳統(tǒng)超級計算機上運行這些模擬的不同版本，以便與量子計算機的性能進行對比。他們使用了兩套技術(shù)。雖然蠻力模擬的結(jié)果最準(zhǔn)確，但需要太多的計算處理能力來模擬復(fù)雜的大型系統(tǒng)。另一方面，雖然近似方法可以估算大型系統(tǒng)的答案，但事實證明，系統(tǒng)越大，其準(zhǔn)確性通常就越低。

在最大規(guī)模的測試中，量子計算機的速度大約是傳統(tǒng)近似方法的3倍，能夠在9小時內(nèi)得到答案，而傳統(tǒng)計算機則需要30小時。更重要的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著模型規(guī)模的擴大，量子計算機與傳統(tǒng)蠻力模擬準(zhǔn)確度不相上下，而傳統(tǒng)近似算法的準(zhǔn)確度則降低了。

IBM科學(xué)家提醒道，他們并沒有說他們的量子計算機優(yōu)于傳統(tǒng)計算。他們說，未來的研究可能很快就會表明，對于這些實驗采用的計算，普通計算機可能會找到正確的答案。

IBM指出，其量子硬件顯示出比以前更穩(wěn)定的量子位和更低的錯誤率。不過，新的發(fā)現(xiàn)取決于IBM所稱的“量子誤差抑制”技術(shù)，該技術(shù)能夠檢查量子計算機的輸出，解釋并消除其電路所經(jīng)歷的噪聲。

“我們的硬件和錯誤抑制方法目前都達到了這樣的水平，可用于實施過去5到10年中提出的絕大多數(shù)短期算法，看看哪種算法能夠在實踐中真正地顯示出量子優(yōu)勢?！奔~約州約克城高地IBM托馬斯?J. 沃森研究中心的量子物理學(xué)家克里斯坦?泰米（Kristan Temme）說。

IBM采用的量子誤差抑制策略的一個缺點是它需要一定的冗余?！皩τ谖覀冊谶@里使用的零噪聲外推法，我們需要在3個不同的噪聲水平運行相同的實驗?！碧┟渍f，“這是計算中每個數(shù)據(jù)點，即我們每次使用處理器時都必須付出的成本?！?/p>

盡管如此，IBM表示，在接下來的一年里，在日本、德國以及美國，在云端運行和合作伙伴的現(xiàn)場，都將運行至少127量子位的量子計算機。