量子计算

研究人员通过量子计算内置验证证明可靠的量子进展

IBM宣布了三篇研究论文的成果,这些论文展示了在经典模拟无法处理的范围内进行定量计算,并采用了验证结果可靠性或计算过程本身的方法。这些工作包括与芝加哥大学、Qedma、RIKEN、BlueQubit和Algorithmiq的合作。

2026-08-15
1 分钟阅读
34 浏览量
فريق تحرير certi.news
研究人员通过量子计算内置验证证明可靠的量子进展

IBM于2026年7月30日宣布,三篇研究论文展示了其所称的可靠量子进展:量子计算机在经典模拟方法失效的范围内执行了计算,同时纳入了验证结果质量的机制。这些工作涉及随机电路采样验证、监测Floquet动力学中的量子现象,以及在没有可靠经典答案可供比较时验证计算过程。

这些成果属于一场仍在持续的讨论:量子计算机是否真正超越了最佳经典方法,而不仅仅是产生难以验证的输出。据IBM称,宣布量子优势并不意味着比较结束;相反,这些结果将通过Quantum Advantage Tracker工具接受进一步检验。该工具跟踪量子优势候选者,并将其与现有经典方法进行比较。

随机电路采样中的内置验证

IBM与芝加哥大学研究人员合作撰写的论文,聚焦于Random Circuit Sampling的验证问题。这是展示量子计算与经典模拟差异的主要方法之一。Cross-Entropy Benchmarking方法要求计算理想输出的概率;随着电路规模扩大,这项任务可能变得极其昂贵。因此,先前的实验往往依赖规模较小或较简单的电路,再推断无法直接检查的规模下的性能。

研究人员提出了一种有组织的替代方案,即doped Clifford sampling:向可高效进行经典模拟的Clifford电路中加入无法高效进行经典模拟的T门,同时保留有助于发现错误的结构。研究人员将电路嵌入spacetime code中,该编码使用分布在各个量子比特上的辅助量子比特,并使电路随时间演化。在一项包含70个逻辑量子比特的实验中,筛选出与一致性检查相符的执行结果,使门错误得到约十倍的有效降低,同时保持了实际可行的执行速率。

该方法能够依据可通过经典方式验证的参考电路,以及综合征和逻辑错误信息,推导出逻辑计算精度的严格下限。这样,验证便成为计算框架的一部分,而不是仅依赖外部统计指标。

超出领先模拟范围的量子现象

在另一项工作中,Qedma与RIKEN和BlueQubit合作研究了Floquet动力学,即相互作用量子系统对重复能量脉冲的响应。研究人员使用规模最高达74个量子比特的电路,跟踪系统磁化强度随时间的变化,并观察到持续振荡;在RIKEN使用全球最大的超级计算机之一进行的两种先进经典模拟方法中,没有出现这种振荡。

在实验最困难的范围内,两种经典方法出现分歧,无法给出一致答案,而量子计算仍继续求解这些动力学过程。实验使用了Qedma的QESEM程序,并在IBM Quantum系统上采用了误差缓解方法;实验的部分内容还在Quantinuum平台上重复进行。IBM认为,独立估计器与另一平台结果之间的一致性增强了人们的信心,即观测到的行为反映了基础物理现象。

验证过程而非答案

Algorithmiq开发了一种用于估计Loschmidt echo算子的算法。该量描述信息如何在非均匀量子系统中传播。实验涉及56个量子比特,并达到了至少三个领先经典模拟团队给出不同预测的范围;这些预测也与量子结果不同。

研究人员没有依赖无法获得的经典答案,而是在五台具有不同噪声特性的等效量子计算机上应用同一种误差缓解方法,并获得了一致的结果。他们还展示了,在具备精确设备噪声模型时,严格误差缓解能够产生无偏估计和量化的误差范围。

目前列入Quantum Advantage Tracker的其他候选者还包括Q-CTRL、BlueQubit以及比尔拉科技与科学学院(BITS Pilani)的工作。IBM强调,量子计算与经典计算之间的比较将继续进行,同时这些结果还将接受更多测试。

新闻来源
IBM Quantum Blog
查看原始来源 ↗
ف
作者

فريق تحرير certi.news

同一分类

你可能还喜欢

查看所有新闻