IBM的量子计算机有时能打败超级计算机

127量子位Eagle量子计算机能够处理传统超级计算机难以解决的问题。

目前，量子计算机太容易出错，以至于其最终的实用性经常受到质疑。但IBM认为，量子计算可能会比预期更快地进入一个实用的新时代，对于当今的超级计算机无法解决的实际问题，其127量子位的Eagle量子计算机有潜力给予准确的结果。

虽然理论上，对于传统计算机可能需要数千年才能解决的问题，量子计算机能够找到解决答案，但它们受到一个关键问题的困扰，即当今的量子计算机都很容易受到最轻微干扰的破坏。这些所谓的噪声中等规模量子（NISQ）平台通常每1000次运算就会出现一次错误，而许多实际应用要求错误率降低到十亿分之一或更低。

目前，IBM透露，其Eagle量子处理器能够准确地模拟普通计算机超过一定复杂性就难以建模的物理现象。该公司表示，这些模拟不仅可供研究人员实际使用，而且他们开发的方法还可应用于当今量子机器上运行的其他类型的算法。

尽管量子计算仍被认为处于早期阶段，但谷歌和其他公司的早期实验声称，量子计算机可能超越常规计算机，已经进入了“量子优势”“量子卓越”或“量子霸权”时代。批评者则认为，这些实验只表明在人为问题上，量子计算机能够超越传统计算机。因此，对于量子计算机是否好到足够可用，仍然存在激烈的争论。

IBM的量子计算机对一种材料中电子自旋的动力学进行了模拟，目的是预测其特性，例如磁化。科学家们非常了解该模型，因此研究人员更容易验证量子计算机结果的准确性。

同时，加州大学伯克利分校的科学家在传统超级计算机上运行这些模拟的不同版本，以便与量子计算机的性能进行对比。他们使用了两套技术。虽然蛮力模拟的结果最准确，但需要太多的计算处理能力来模拟复杂的大型系统。另一方面，虽然近似方法可以估算大型系统的答案，但事实证明，系统越大，其准确性通常就越低。

在最大规模的测试中，量子计算机的速度大约是传统近似方法的3倍，能够在9小时内得到答案，而传统计算机则需要30小时。更重要的是，研究人员发现，随着模型规模的扩大，量子计算机与传统蛮力模拟准确度不相上下，而传统近似算法的准确度则降低了。

IBM科学家提醒道，他们并没有说他们的量子计算机优于传统计算。他们说，未来的研究可能很快就会表明，对于这些实验采用的计算，普通计算机可能会找到正确的答案。

IBM指出，其量子硬件显示出比以前更稳定的量子位和更低的错误率。不过，新的发现取决于IBM所称的“量子误差抑制”技术，该技术能够检查量子计算机的输出，解释并消除其电路所经历的噪声。

“我们的硬件和错误抑制方法目前都达到了这样的水平，可用于实施过去5到10年中提出的绝大多数短期算法，看看哪种算法能够在实践中真正地显示出量子优势。”纽约州约克城高地IBM托马斯•J. 沃森研究中心的量子物理学家克里斯坦•泰米（Kristan Temme）说。

IBM采用的量子误差抑制策略的一个缺点是它需要一定的冗余。“对于我们在这里使用的零噪声外推法，我们需要在3个不同的噪声水平运行相同的实验。”泰米说，“这是计算中每个数据点，即我们每次使用处理器时都必须付出的成本。”

尽管如此，IBM表示，在接下来的一年里，在日本、德国以及美国，在云端运行和合作伙伴的现场，都将运行至少127量子位的量子计算机。

文章来源于悦智网，作者Charles Q. Choi

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