当他们在难题工作时,没有人喜欢噪音。量子计算机没有不同,现在研究人员发明了一种新的方法来估计噪音如何影响他们的计算,这是使这项技术实用的一大步。

当今量子计算机核心的量子态非常脆弱。它们非常容易受到各种干扰,从杂散的磁场到控制电子器件或用于制造设备的材料中的微小缺陷。

这些噪音源很容易导致计算过程中出现错误,因此找到恰当地表征和缓解这些噪音源的方法,对于建造能够解决现实问题的量子计算机至关重要。

在未来,我们或许能够制造出不太容易受到干扰的量子计算机,但同时,我们需要找到减轻它们所造成的错误的方法。建造更大的量子计算机的一个主要障碍是,它很可能需要多个量子位专用于对计算中使用的每个量子位进行错误校正。

但要进行这种纠错,首先需要你了解噪声这是一个不容小觑的问题。目前描述这种噪声的方法要么只提供一个数字,这个数字过于简单,无法指导复杂的错误纠正,要么只适用于比当今最先进的量子计算机中所见的几十个量子位更小的设备。

不过现在,悉尼大学的研究人员已经展示了一种新技术,该技术可以提供量子比特网络中噪音的详细而准确的图像,而且理论上可以根据需要扩展到尽可能多的量子比特。他们用a来描述他们的算法自然物理

我们的实验首次展示了一种协议,它实用、相关,并可立即应用于表征当前拥有大量量子位元的设备的错误率和相关错误。”“这项协议为新型诊断工具和实际应用提供了无数的机会。”

当处理各个部件都能相互作用的系统时——就像量子计算机中的量子位一样——可能的相互作用的数量会随着部件的数量呈指数增长。

为了避免这个问题,研究人员想出了几个快捷方式和简化方法,帮助关注最重要的交互作用,使计算易于处理,同时仍然提供足够精确的结果,使其实用。

为了测试他们的方法,他们在一台14量子位的IBM量子计算机上运行,该计算机通过该公司的IBM量子体验服务访问。他们能够可视化所有量子位对之间的相互关系,甚至发现了之前未被检测到的量子位之间的长程相互作用,这对创建纠错设备至关重要。

他们还通过模拟表明,他们可以将该算法应用到100量子位大小的量子计算机上,而无需进行复杂的计算。研究人员说,除了帮助设计纠错协议以消除噪音的影响,他们的方法也可能是使用作为一种诊断工具来揭示噪音的微观来源。

要让量子计算机变得足够大才能解决这个问题,还有很长的路要走实际有用的问题。但至少现在我们知道他们来的时候,我们会可以保护它们脆弱的量子位元不受周围发生的量子骚动的影响。

图片来源:Wikimedia Commons/国家标准和技术研究所

我是一名自由科技作家,住在印度班加罗尔。我的主要兴趣领域是工程学、计算机和生物学,尤其关注这三者之间的交叉点。

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