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科技日報記者?張夢然

《自然》雜志14日報告了一種量子處理器，無需進行糾錯就可超越經典計算。這個IBM127量子比特處理器在制造、測量高度糾纏量子態方面超越了當前最佳經典計算方法的能力。這一成果表明，量子計算機可能在近期用于一些特定的計算而無需容錯性（運行量子計算機時避免或快速糾正錯誤使之在控制之下），朝向實用跨出了一大步。

IBM127量子比特處理器在制造、測量高度糾纏量子態方面超越了當前最佳經典計算方法的能力。圖片來源：《自然》網站

量子計算的一個關鍵目標是超越經典計算、高效執行特定任務。為達到這一目標，還需要應對許多實際的挑戰，例如將錯誤率保持在較低水平，穿透量子“噪聲”（來自底層系統或環境的干擾），擴大量子計算機的規模。錯誤和噪聲會降低或消除量子計算超越經典計算帶來的好處。在現行技術下，容錯還遙不可及。雖然現有的量子處理器已經能夠在一些特定但人為的問題上超越經典計算機，但當前或近未來的嘈雜量子計算機能否執行有用（如實現研究目的）的量子計算仍有爭議。

IBM托馬斯·J·沃森研究中心科研團隊此次提供了證據，表明他們的量子芯片能可靠地生成、操縱和測量量子狀態，這些狀態復雜到經典方法無法可靠地估計其特性。結果表明，量子機器即使沒有糾錯，也已經可以幫助解決一些經典計算機束手無策的特定問題（如研究物理模型）。

這一實驗基于一個127量子比特的處理器，運行60層電路深度，約2800個二量子比特門（經典計算機邏輯門的量子版）。這一量子電路會產生巨大的、高度糾纏的量子態，其要求過高，無法通過經典計算機上的數值近似可靠地重現。但該量子計算機可以通過測量期望值精確估計這些狀態的性質，制造和測量了這些巨大態，卻不產生太多削弱計算的錯誤。

瑞典查爾姆斯理工大學格蘭·文丁與喬納斯·白蘭德爾評價稱：“這一根本的量子優勢在于規模而非速度——127量子比特編碼了一個巨大的態空間，而經典計算機沒有這么大的內存。”