谷歌的 Willow 量子計算機
谷歌量子人工智能
是什麼讓量子計算機比傳統機器更強大？一項新的實驗表明，“量子相關性”的特性可能是一個關鍵因素。
量子計算機與所有其他計算機有著根本的不同，因為它們特別利用了傳統電子學中不存在的量子現象。例如，它們的構建塊（稱為量子位）通常被置於疊加態 – 它們通常同時呈現兩個互斥的屬性 – 或者它們通過量子糾纏的不可分割的鏈接連接起來。
現在，谷歌量子人工智能研究人員使用他們的 Willow 量子計算機進行了多次演示，表明量子上下文的屬性也發揮著重要作用。
量子語境主義抓住了測量量子物體屬性的特殊性。筆的顏色不會影響您在測量之前還是之後測量筆的長度，但對於量子物體來說，測量結果不能被視為獨立於所有其他測量的預先存在的屬性。
這種情況之前已經在單獨的量子光實驗中進行過研究，2018 年，一組研究人員 數學證明 它還用於量子計算算法。
本質上，該算法允許量子計算機以固定的步驟隱藏隱藏在大型數學對像中的數學公式，無論該對像有多大。換句話說，量子相關性使我們能夠大海撈針，無論大海撈針有多大。
Google 的實驗在越來越多的量子位上運行該算法，從幾個到 105 個，相當於舉起一個大海撈針。與理想的理論量子計算機相比，Willow 的噪聲更多，這意味著它的錯誤率更低，理想的理論量子計算機的算法是隨著步數隨著量子位的數量而增加而編寫的。然而，Willow 使用的步驟仍然少於研究人員估計的傳統計算機所需的步驟。
通過這種方式，量子相關性似乎會帶來量子優勢——量子計算機可以利用其量子性來超越經典設備。此外，該團隊還實施了其他幾種與量子相關的量子計算協議，並發現其效果比之前的研究更強。
“當我第一次聽說這件事時，我說這不是真的。這太神奇了，”他說 亞當·卡貝洛 在西班牙塞維利亞大學。
“這些結果清楚地表明當前的量子計算機如何突破實驗量子物理學的界限，”他說。 維爾·布爾昌達尼 在德克薩斯州萊斯大學。他說，任何適合用於有用量子用途的量子計算機都應該能夠執行這些任務，作為其量子特性的基準。
然而，這一演示還不能證明實際可用的量子優勢，因為 2018 年的算法嚴格證明了量子計算機相對於經典計算機的優越性，只是在量子位數量比 Willow 更多的情況下，並且使用誤差更小的量子位。 丹尼爾·迪爾 在南加州大學。他說，下一步是將新工作與量子糾錯算法聯繫起來。
除了為量子計算機提供新的基準之外，該實驗還強調了量子物理學最基本方面的重要性。卡貝洛說，研究人員仍然沒有一個關於量子目的產生原因的全面理論，但與通常必須創建的糾纏不同，上下文在某種程度上內置於量子物體中。他說，像 Willow 這樣的量子計算機現在足以迫使人們認真對待量子物理學的奇怪之處。
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