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美國科學家展示了一個量子處理器，無需進行糾錯就可超越經典計算。一個IBM127量子比特處理器可準備和測量高度糾纏量子態期望值（重復實驗的估計平均結果），超出了當前最佳經典計算方法的能力。這一展示表明，量子計算機可能可以在近未來用于一些特定的計算，無需容錯性（即運行量子計算機時避免或快速糾正錯誤使之在控制之下），而容錯計算可能還需要很多年才能實現。相關研究6月14日發表于《自然》。

量子計算的一個關鍵目標是超出經典計算的可能性，高效執行特定任務。為了達到這一目標，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，和穿透量子“噪聲”（來自底層系統或環境的干擾），同時增加量子計算機的規模。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，人們仍在爭論當前或近未來的嘈雜量子計算機是否能足夠好到執行有用（如實現研究目的）的量子計算。

微軟托馬斯·J·沃森研究中心的Youngseok Kim、 Abhinav Kadala和同事研究表明，他們的量子芯片可以可靠地生成、操縱和測量量子狀態，這些狀態極為復雜，經典近似方法無法可靠地估計其特性。這一展示表明，量子機器即使沒有糾錯，可能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）。作者報告的實驗基于一個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。研究表明，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。制造和測量這些巨大態而不產生太多削弱計算的錯誤，是由制造芯片的高質量和補償噪音的后分析處理方法實現的。

“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，沒有經典計算機有這么大的內存。”在同時發表的新聞與觀點文章中，瑞典查爾姆斯理工大學的Goran Wendin和Jonas Bylander寫道。（來源：中國科學報 晉楠）

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-023-06096-3

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