IBM三项独立实验实现“量子优势”

据IBM官网日前发布的最新消息，该公司联合多家机构，在三项独立实验中实现了“量子优势”。这些实验展示并验证了量子计算相对于经典计算的优势，并证明量子系统能在部分任务中提供比经典计算方法更高效、更低成本或更准确可信的计算结果。

此次三项实验均基于IBM最新的Quantum Heron R3超导量子计算系统，并结合新型误差缓解技术开展。

第一项研究中，IBM与Qedma合作，以Floquet横场伊辛模型为研究对象。这一模型常用于研究材料在周期性外场驱动下磁性的演化，但随着系统规模扩大，其计算复杂度呈指数级增长，经典计算机难以胜任。团队利用日本“富岳”超级计算机验证量子计算结果，在两者结果一致后逐步提高问题复杂度，直至经典计算达到能力极限，而量子计算仍可继续完成计算。重复实验显示，在不同硬件平台和噪声条件下，各系统仍得到一致计算结果。

第二项研究由IBM与Algorithmiq合作完成。团队采用不同误差缓解方案，将Floquet横场伊辛模型应用于另一类计算问题。随着问题规模扩大，经典计算系统开始出现结果不一致，而量子计算系统仍保持稳定输出，实现了可验证的量子优势。

第三项研究由IBM与美国芝加哥大学合作开展。团队设计了一种由克里福德门和T门组成的新型量子线路，通过逐步增加难以模拟的T门数量，使经典计算机最终无法完成模拟，同时保证量子计算误差得到有效控制，使超越经典计算能力范围内的计算结果依然具有可信性。

过去几年中，科学界曾多次宣布实现“量子优势”，但其中一些成果后来被新的经典算法或更高效计算方法超越。IBM首席研究科学家阿比纳夫·坎达拉表示，量子计算与经典计算之间的竞争仍将持续，这种相互挑战正是科学发展的方式。

【总编辑圈点】

这次的“量子优势”胜在了可验证性——不仅换了不同的量子硬件，还拉来了“富岳”超算做“裁判”，甚至主动加噪测试，证明误差缓解技术目前真的可以兜住底。这也意味着，量子计算正从炫技式的速度比拼，转向了可信赖的实用验证。不过，目前的优势仍局限于特定的物理模型，离真正帮助人类解决药物研发、金融建模等通用问题距离尚远。而且在量子领域，“纠错”依然是需要攻坚的终极难题，量子计算不能永远用经典算力来复核检验，否则再大的优势也终将是空中楼阁。

（原标题为《IBM三项独立实验实现“量子优势” 计算结果可获验证）

来源：张佳欣/科技日报