IBM计算机“基准”实验显示，量子计算机将在两年内超越传统计算机

来源: 网易科技报道



IBM计算机最近完成的一项“基准”实验表明，两年内量子计算机在回答实际问题方面或许能超越传统计算机。这次实验暗示，量子计算机超越传统计算机的量子霸权可能很快就会出现。

“这些机器即将到来，”总部位于赫尔辛基的量子计算初创公司Algorithmiq首席执行官萨布丽娜·马尼斯卡尔科（Sabrina Maniscalco）在接受采访时表示。

这项新研究的成果发表在上周的《自然》杂志上。科学家们使用IBM量子计算机Eagle来模拟真实材料的磁性，处理速度比传统计算机更快。IBM量子计算机之所以能超越传统计算机，是因为其使用了一种特殊的误差缓解过程来补偿噪声带来的影响。而噪声正是量子计算机的一个基本弱点。

基于硅芯片的传统计算机依赖于“比特（bit）”进行运算，但其只能取0或1这两个值。

相比之下，量子计算机使用的量子比特可以同时呈现多种状态。量子比特依赖于量子叠加和量子纠缠等量子现象。理论上这使得量子比特的计算速度更快，而且可以真正实现并行计算。相比之下，传统计算机基于比特的计算速度很慢，而且需要按顺序依次进行。

但从历史上看，量子计算机有一个致命的弱点：量子比特的量子态非常脆弱，来自外部环境的微小破坏也会永远扰乱它们的状态，从而干扰所携带的信息。这使得量子计算机非常容易出错或“出现噪声”。

在这一新的原理验证实验中，127量子比特的Eagle超级计算机用建立在超导电路上的量子比特计算了二维固体的完整磁性状态。然后，研究人员仔细测量每个量子比特所产生的噪声。事实证明，诸如超级计算材料中的缺陷等因素可以可靠预测每个量子比特所产生的噪声。据报道，研究小组随后利用这些预测值来模拟生成没有噪音的结果。

量子霸权的说法之前就出现过。2019年，谷歌的科学家们声称，公司开发的量子计算机Sycamore在200秒内解决了一个普通计算机需要1万年才能破解的问题。但谷歌量子计算机所解决的问题本质上就是生成一长串随机数，然后检查它们的准确性，并没有什么实际用途。

相比之下，用IBM量子计算机完成的新实验是一个高度简化但有真实应用价值的物理问题。

2019年谷歌量子霸权研究成果参与者之一、加州大学圣巴巴拉分校物理学家约翰·马丁尼斯(John Martinis)表示，“这能让人们乐观认为，它将在其他系统和更复杂的算法中发挥作用。”