IBM希望一种新的错误缓解技术能帮助其获得量子优势 原理类似ANC耳机

2022年07月19日 20:13 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

在很长一段时间里,量子计算行业都在避免谈论"量子优势"或"量子优势",即量子计算机可以解决在经典计算机上需要太长时间才能解决的问题。在某种程度上,这是因为该行业想避免随之而来的炒作,但IBM今天再次提起了关于量子优势的话题,详细介绍了它计划如何使用一种新的错误缓解技术来规划运行越来越大的电路,以达到这一目标--至少对于某一组算法来说。

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量子计算机最讨厌的就是噪音,这已经不是什么秘密了。毕竟,量子是无常的东西,温度或振动的最小变化都会使它们失去凝聚力。目前的量子计算时代与"嘈杂的中尺度量子(NISQ)技术"有关是有原因的。

IBM和其他每家量子计算公司的工程师们正在缓慢但稳定地朝着减少硬件和软件层面的噪音迈进,例如,IBM的65量子比特系统从2020年开始,现在显示的相干时间是它们刚推出时的两倍。IBM的transmon超导量子比特的相干时间现在超过1ms。这听起来可能不多,其他一些公司也做到了。

但IBM也在采取另一种方法,但押注于新的错误缓解技术,被称为概率错误消除和零噪音推断。在一个非常基本的层面上,可以被看成是相当于常用的降噪耳机中的主动降噪特性,该系统定期检查系统的噪音,然后从本质上反转这些噪音电路,使其能够创造出几乎没有错误的结果。

IBM现在已经表明,这不仅仅是一种理论上的可能性,而是在其现有的系统中实际运作。但这种方法的一个缺点是,当不断地对这些噪声电路进行采样时,会有相当多的开销,而且这种开销在量子比特的数量和电路深度方面是指数级的。但IBM量子公司的硬件开发总监Jerry Chow认为这是一个值得作出的权衡。

Chow解释说:"错误缓解是指找到以某种方式处理物理错误的方法,通过学习错误,也只是以这样一种方式运行量子电路,使我们能够消除它们。在某些方面,纠错就像是最终的错误缓解,但问题是,有一些技术,在我们正在建造的许多硬件中,已经提供了这种途径。我们真正感到兴奋的是称为概率误差消除的技术。这确实是一种交换运行时间的方式--交换运行更多的电路,以了解可能影响你的计算的系统固有的噪音。"

该系统本质上是在现有电路中插入额外的门,对系统中固有的噪音进行采样。虽然开销随着系统的大小呈指数增长,但IBM团队认为这比估计这些相同电路的最佳经典方法的指数要弱。

正如IBM之前宣布的那样,它计划在2024年或2025年之前在其Qiskit Runtime中引入错误缓解和抑制技术,因此开发人员在编写代码时甚至不必考虑这些问题。

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