【127量子位Eagle量子計(jì)算機(jī)能夠處理傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)難以解決的問題。】

目前，量子計(jì)算機(jī)太容易出錯(cuò)，以至于其最終的實(shí)用性經(jīng)常受到質(zhì)疑。但IBM認(rèn)為，量子計(jì)算可能會(huì)比預(yù)期更快地進(jìn)入一個(gè)實(shí)用的新時(shí)代，對(duì)于當(dāng)今的超級(jí)計(jì)算機(jī)無法解決的實(shí)際問題，其127量子位的Eagle量子計(jì)算機(jī)有潛力給予準(zhǔn)確的結(jié)果。

雖然理論上，對(duì)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)可能需要數(shù)千年才能解決的問題，量子計(jì)算機(jī)能夠找到解決答案，但它們受到一個(gè)關(guān)鍵問題的困擾，即當(dāng)今的量子計(jì)算機(jī)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(tái)通常每1000次運(yùn)算就會(huì)出現(xiàn)一次錯(cuò)誤，而許多實(shí)際應(yīng)用要求錯(cuò)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(jì)算機(jī)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(shí)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(jī)器上運(yùn)行的其他類型的算法。

盡管量子計(jì)算仍被認(rèn)為處于早期階段，但谷歌和其他公司的早期實(shí)驗(yàn)聲稱，量子計(jì)算機(jī)可能超越常規(guī)計(jì)算機(jī)，已經(jīng)進(jìn)入了“量子優(yōu)勢(shì)”“量子卓越”或“量子霸權(quán)”時(shí)代。批評(píng)者則認(rèn)為，這些實(shí)驗(yàn)只表明在人為問題上，量子計(jì)算機(jī)能夠超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。因此，對(duì)于量子計(jì)算機(jī)是否好到足夠可用，仍然存在激烈的爭(zhēng)論。

IBM的量子計(jì)算機(jī)對(duì)一種材料中電子自旋的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了模擬，目的是預(yù)測(cè)其特性，例如磁化?？茖W(xué)家們非常了解該模型，因此研究人員更容易驗(yàn)證量子計(jì)算機(jī)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

同時(shí)，加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家在傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行這些模擬的不同版本，以便與量子計(jì)算機(jī)的性能進(jìn)行對(duì)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(jì)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(shí)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(cè)試中，量子計(jì)算機(jī)的速度大約是傳統(tǒng)近似方法的3倍，能夠在9小時(shí)內(nèi)得到答案，而傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)則需要30小時(shí)。更重要的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著模型規(guī)模的擴(kuò)大，量子計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)優(yōu)于傳統(tǒng)計(jì)算。他們說，未來的研究可能很快就會(huì)表明，對(duì)于這些實(shí)驗(yàn)采用的計(jì)算，普通計(jì)算機(jī)可能會(huì)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(cuò)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(jì)算機(jī)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(cuò)誤抑制方法目前都達(dá)到了這樣的水平，可用于實(shí)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(shí)踐中真正地顯示出量子優(yōu)勢(shì)。”紐約州約克城高地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(gè)缺點(diǎn)是它需要一定的冗余?！皩?duì)于我們?cè)谶@里使用的零噪聲外推法，我們需要在3個(gè)不同的噪聲水平運(yùn)行相同的實(shí)驗(yàn)。”泰米說，“這是計(jì)算中每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，即我們每次使用處理器時(shí)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(guó)以及美國(guó)，在云端運(yùn)行和合作伙伴的現(xiàn)場(chǎng)，都將運(yùn)行至少127量子位的量子計(jì)算機(jī)。