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研究人员利用橡树岭国家实验室的量子计算用户程序(QCUP)实现了量子保真度的重大改进,这是迈向更精确、更可靠的量子网络和超级计算机的潜在步骤。

量子计算依赖于通过量子比特(称为量子比特)传输和存储信息,而不是经典计算机使用的传统单值比特。与经典比特不同的是,量子比特利用量子力学的特性一次存储多个值,从而可以传输比其他方式更大的大量信息。这项技术有望解决诸如不可破解的加密标准等挑战,这些挑战迄今为止一直困扰着传统计算机,但首先科学家必须获得始终如一的准确结果。

该研究的主要作者、阿贡国家实验室的Maria Goeppert Mayer研究员Ruslan Shaydulin说:“我们知道目前可用的量子计算机可以实现经典计算机无法实现的功能。”。“现有量子计算机的主要问题是其相对较高的错误率或噪声。我们如何降低错误率并提高保真度,从而获得这种计算能力来解决主要问题?我们的研究为进一步改进奠定了基础,这表明我们可以将这种量子能力付诸实践只是时间问题。”好用。"

Saydulin和Alexey Galda是芝加哥大学的研究助理教授,现在是MeMeNai AI的首席科学家。该研究测试了一种降低量子优化算法的错误率的方法,该算法在IBM量子网络上的计算机的五个量子位上运行。他们的方法依赖于测量和验证一系列量子门的对称性。

Shaydulin说:“这种算法需要完成许多操作,因此不可避免地会累积错误。”。操作越多,错误就越多。我们希望执行尽可能多的操作,并尽量降低错误率

计算机上的时间是由QCUP提供的,QCUP是橡树岭领导力计算设施的一部分,该机构在全国范围内为私人拥有的量子处理器提供时间,以支持研究项目。该程序允许团队不受限制地进行所需的计算。

Shaydulin说:“我们能够执行数百个电路,收集数百万个测量结果。”。“没有QCUP的支持,我们不可能做到这一点。”

研究人员使用量子态层析成像技术(quantum state tomography)来跟踪数值,并在完成后纠正错误。该技术基于类似态的特性来估计量子态的特性。结果表明,量子态保真度提高了23%,这是迄今为止量子问题最成功的改进之一。

Shaydulin说:“我们用比以前更多的量子位在这个硬件上实现了更大规模的验证。”。“这些结果使我们离实现量子计算机的潜力又近了一步。”

他希望在未来的实验中以研究结果为基础。

Shaydulin说:“我们在手术结束时进行了缓解,但原则上你可以在整个手术过程中进行矫正,这可能会产生更好的效果。”。“此解决方案将适用于广泛的应用程序,因此可以很容易地与其他错误缓解技术相结合,以尽可能提高设备的性能。这肯定正在酝酿中,可能在明年内。我认为我们很快就能获得更好的结果。”

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