2月28日消息，據(jù)外媒報(bào)道，IBM開發(fā)了一種名為“零噪聲外推”的技術(shù)，可以減輕量子計(jì)算的噪聲。研究人員在不同的噪聲水平下進(jìn)行重復(fù)計(jì)算，可以估算出在沒有噪聲干擾的情況下量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果。該研究已發(fā)表在《自然》雜志上。

在不同的噪聲水平下測(cè)量的單個(gè)量子位軌跡(紅色、綠色)以及用于估計(jì)誤差減輕的軌跡(藍(lán)色)

二進(jìn)制數(shù)位是計(jì)算機(jī)中表示信息的基本單位，“位”只能表示0或1。量子比特(量子位)構(gòu)成了量子計(jì)算，量子位不僅可以表示0或1，還可以表示這兩者的某種組合(疊加狀態(tài))。量子計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無法完成的任務(wù)。但今天的量子計(jì)算機(jī)存在一個(gè)很大的問題，就是量子計(jì)算過程中有噪聲，這些噪聲來自量子比特內(nèi)的熱量、來自基本的量子力學(xué)過程的隨機(jī)波動(dòng)都有可能會(huì)干擾量子比特的狀態(tài)，從而造成計(jì)算錯(cuò)誤。

因此，減少誤差和降低噪聲是提高量子計(jì)算機(jī)實(shí)用性的關(guān)鍵。IBM稱其“噪聲放大”技術(shù)提高了量子計(jì)算的準(zhǔn)確性。最重要的是，這都是在不需要硬件改進(jìn)的情況下實(shí)現(xiàn)的。

IBM的研究人員表示，他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在不同的噪聲水平下重復(fù)計(jì)算，可以估算出量子計(jì)算機(jī)在沒有噪聲的情況下會(huì)得出什么樣的結(jié)果。具體來說，就是用于在量子位上執(zhí)行量子操作的微波脈沖被“時(shí)間拉伸”，進(jìn)行可控制地放大噪聲。

在有噪聲的量子硬件上的計(jì)算受到退相干和電路深度之間的競(jìng)爭(zhēng)的限制。增加電路深度可以幫助創(chuàng)建更復(fù)雜的量子態(tài)，但是，這通常意味著增強(qiáng)了退相干誤差。零噪聲外推技術(shù)減輕了退相干效應(yīng)，與此同時(shí)，得益于增加的電路深度，可以進(jìn)行更復(fù)雜和準(zhǔn)確的計(jì)算。

左側(cè)為2017年研究結(jié)果，右側(cè)為2019年研究結(jié)果

IBM研究人員聲稱，零噪聲外推可以用來改善任何依賴于期望值的量子計(jì)算。在他們的論文中，他們展示了在2017年發(fā)表在英國(guó)《自然》雜志上的研究——IBM在自己的超導(dǎo)量子設(shè)備上實(shí)現(xiàn)了一種新的量子算法，這種算法可以模擬真實(shí)分子，能夠高效精確地計(jì)算出小分子電子的最低能態(tài)(energy state)。此外，在2019年3月早些時(shí)候，IBM發(fā)表在《自然》雜志上的論文展示了現(xiàn)代量子計(jì)算機(jī)是如何從數(shù)據(jù)中進(jìn)行學(xué)習(xí)的。論文表明，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)可以將數(shù)據(jù)映射到只存在量子態(tài)的空間中，實(shí)現(xiàn)監(jiān)督式學(xué)習(xí)。

盡管如此，他們承認(rèn)這些改進(jìn)并不是無限的，最終會(huì)受到處理器的一致性屬性的限制。