除了量子纠错码之外近几年来还开发了一套适用于现有技术的错误处理方法统称为量子错误缓解

最近，英国牛津大学教授巴林特科佐尔提出了一个新的方案来减少中小型量子设备中的量子计算误差该方案在技术上是可行的，可以更好地扩展到更大的设备

量子计算机是当今非常热门的话题，一些世界领先的公司，如谷歌或IBM，正在制造有吸引力的量子设备到目前为止，美国和中国的团队已经证明了量子优越性，这是量子计算机明显优于经典计算机的里程碑科佐尔告诉《The Paper》记者，不幸的是，目前的量子设备无法执行实际任务，因为它们的操作并不完美

目前，量子计算机可以模拟经典计算机无法处理的复杂量子态可是，量子计算机运行中的噪声严重限制了它的实用性

为了使量子计算机在短时间内发挥作用，有必要减少噪声引起的计算误差对于嘈杂的中型量子计算机，即使是最小的量子纠错码方案的复杂性也令人望而却步单个逻辑量子位需要编码成数千个物理量子位如此高的计算成本无法在现有和最新的量子计算机上实现

我的论文描述了一种可以克服这些限制的技术，并使我们能够使用不完美的量子计算机来解决重要问题，例如用有噪声的量子计算机模拟分子我的论文是一个突破，因为人们认为解决这样的问题需要更先进的量子计算机，而且它们预计不会在未来几年出现科佐尔说

相关研究发表于著名物理学术期刊《Exponential Error Suppression for Near—Term Quantum Devices》。

根据科佐尔的说法，他的方法是让多个独立的量子计算机并行执行相同的计算，然后使用这些副本来相互验证无论计算过程中出现任何错误，任何复制都不会影响最终结果

中国工程物理研究院研究员马尔斯向本报记者详细介绍了这一计划他说计算误差是量子计算中最关键的问题之一理论上，量子纠错码足以处理计算误差，但技术上实现量子纠错码非常困难

我们一般称量子计算结合量子纠错码的容错量子计算，这是一个长期的发展目标除了量子纠错码之外，最近几年来还开发了一套适用于现有技术的错误处理方法，统称为量子错误缓解火星说

在这篇论文中，科佐尔提出了一种新的量子误差抑制方法，称为指数误差抑制在量子计算中，量子比特经历了一系列的演化，被称为量子门量子比特进化后的最终状态称为最终状态如果进化过程中没有出现错误，那么最终状态是确定的也就是说，如果使用两个相同的量子计算设备进行相同的计算，应该会得到两个相同的状态

在科佐尔提出的错误缓解方法中，他找到了一种方法来比较两个应该相同的状态，并提取相同的部分在大多数情况下，这个相同的部分是正确的状态，可以给出正确的计算结果对于两幅画来说，阅读画中内容的过程不会破坏画本身对于量子态，直读和比较会导致量子态的变化

熟悉这项研究的牛津大学大三物理研究员蔡振宇告诉《The Paper》，伴随着量子器件的增加，计算结果的误差将呈指数级下降当然，虽然计算结果的系统误差有所下降，但我们需要更多次地运行同一条计算线，以减少随机误差

通过模拟由数百个量子门组成的特定量子电路，科佐尔发现该方案在现有的有噪声的量子计算机上实现了足够多的应用错误率，并且电路副本的数量增加不超过四个。

马尔斯说，科佐尔的工作为量子误差缓解提供了一个新的想法。

量子误差缓解的一个重要途径是根据误差发生的统计规律来补偿误差对量子态的影响为了实现这种方式，需要通过测试获得错误发生的分布而科佐尔的方法不需要测试这一步

科佐尔方法的思想类似于量子纠错码，它可能在量子错误缓解和量子纠错码之间提供一座桥梁这种方法与其他量子误差缓解和量子误差校正的结合可能是下一个要考虑的方向火星说

对于现有技术来说，在量子计算中使用这种方法仍然具有挑战性，主要是因为至少需要两个量子态，并且需要两个量子态之间的耦合可是，这种方法的变体已经在几个量子比特实验中得到了证明此外，伴随着技术的发展，这种方法可能为我们在容错量子计算的早期阶段提供一种有效的减少错误的方法在现阶段，这种方法可能充分证明其实用性

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（编辑：牧晓）