”量子计算机有有限的时间来执行计算之前，他们有用吗量子洛斯阿拉莫斯国家实验室计算机、计算和统计科学部门的安德鲁·索恩伯格说。“有了我们开发和测试的新算法，我们将能够快进量子模拟去解决以前无法解决的问题。”
由量子部件(即量子位元)构成的计算机有可能解决极其困难的问题，甚至超过了最强大的现代超级计算机的能力。这些应用包括对大数据集的快速分析、药物开发、解开超导之谜等，这些都可能在不久的将来带来重大的技术和科学突破。
最近的实验证明了量子计算机在几秒钟内解决问题的潜力，而最好的传统计算机需要几千年才能完成。然而，要确保量子计算机能够在量子相干中断之前进行有意义的模拟，仍然是一个挑战。
“我们使用机器学习创造一个量子电路，可以一次性模拟大量的量子模拟操作，”索恩伯格说。“结果是一个量子模拟器，它用一个单一的、快速的操作取代了一系列的计算，可以在量子相干性崩溃之前完成。”
广告
广告
变分快速转发(VFF)算法洛斯阿拉莫斯的研究人员开发的是经典计算和量子计算的混合体。虽然成熟的定理排除了对任意量子模拟具有绝对保真度的一般快进的可能性，但研究人员通过容忍中间时间的小计算错误来绕过这个问题，以便提供有用的(尽管略有不完美的)预测。
原则上，这种方法允许科学家们用量子力学模拟一个系统，只要他们愿意。实际上，随着模拟时间的增加而产生的错误限制了潜在的计算。不过，该算法允许的模拟远远超出了量子计算机在没有VFF算法的情况下所能实现的时间尺度。
这个过程的一个奇怪之处是，快速推进一个计算所需的量子位元是快速推进量子计算机所需量子位元的两倍。例如，在最新发表的论文中，研究小组通过在一个双量子位计算机上实现VFF算法来快速推进将在一个量子位量子模拟中执行的计算，从而证实了他们的方法。
在未来的工作中，洛斯阿拉莫斯的研究人员计划通过增加快进量子位的数量来探索VFF算法的极限，并检查他们能在多大程度上快进系统。
这项研究发表了npj量子信息．
来源:洛斯阿拉莫斯国家实验室
