量子计算可靠性重大突破！IBM：“已经达到实用的时代”

(资料图片仅供参考)

当今最强大的超级计算机可模拟复杂天气模式和恒星诞生，目前量子计算机仍处于理论实践和可操作原型发展阶段，但投注大量资源研发量子运算技术的IBM声称取得了重大突破，并在科学期刊《自然》分享研究报告。

IBM在Twitter上表示，与加州伯克利大学（UC Berkeley）合作，IBM量子计算机可以产生超出当今领先经典方法所能达到的准确结果。根据 IBM 的 Jay Gambetta 的说法，“我们已经达到实用的时代”。

量子计算机是研究热门话题，但还没在计算时发挥作用。量子计算利用量子纠缠（entanglement）、叠加（superposition）等不可思议的量子特性来加速运算。例如，量子位可以不像传统计算机位只能为0或1，而是同时为0和1，即两个状态同时存在。

量子计算机运算速度非常快，但问题是无法产生一致结果，也产生很多错误答案。Google 在 2019 年宣称拥有量子霸权，称数字计算机必须进行数千年运算才能完成，但后续分析显示，如果再多点时间，传统电脑也能做同样效果。

也因此，IBM主张不是速度，而是可靠性。换言之，若让量子计算机发挥作用，必须每次都给相同答案，而IBM错误缓解技术迈出一大步。

IBM研发团队使用127量子位元的量子计算机，创建了模拟127个原子条形磁铁，这个系统称为“易辛模型”（Ising model），常用来研究磁性。在这状况下，磁体受到量子因素影响，因此无法在经典计算机上进行准确模拟。

因此，研究人员利用量子干扰来推动结果，使其离解决方案更远，再透过在运算中引入噪声，使团队了解模拟中噪声的影响，并逆向运算来达到理想、低噪声的结果。

IBM团队运行60万次量子易辛模拟，找到正确配置，但验证答案是另一个问题。由于易辛模型相当复杂，数字模拟只能预估一些参数。如果将量子结果与经典估计相比，部分配置于量子系统能显示更高准确性; 其他情况下，数值会出现分歧，但没有既定解决方案。

这些情况下，无法确定量子解决方案是否是正确的方式，但 IBM 团队猜想它们正确。

磁体建模只是测试量子误差缓解的方式之一，想法是让量子计算机解决一般问题，虽然可能还要数年时间才能实现目标，但IBM会持续探索。