近日，美國桑迪亞國家實驗室設(shè)計出了一種新型基準(zhǔn)測試方法，可預(yù)測量子處理器準(zhǔn)確運(yùn)行特定程序的可能性。這意味著，研究人員們可以通過新工具重新評估量子計算機(jī)在執(zhí)行現(xiàn)實任務(wù)中的能力，從而更真實地反映量子計算機(jī)的真正潛力和局限性。

該研究發(fā)表在《Nature Physics 》上：相比于常規(guī)測試，鏡像電路方法是一種更快、更準(zhǔn)確、更有助于實用量子計算機(jī)研發(fā)的測試技術(shù)，并將大大加速醫(yī)學(xué)、化學(xué)、物理、農(nóng)業(yè)和國家安全等方面的研究。

研究人員們一直在進(jìn)行測量隨機(jī)量子電路操作性能的工作。新的研究認(rèn)為，傳統(tǒng)的基準(zhǔn)測試低估了許多量子計算錯誤，這將導(dǎo)致人們對量子計算機(jī)的實際性能產(chǎn)生理解偏差。

參與該研究的桑迪亞量子性能實驗室成員、計算機(jī)科學(xué)家Timothy Proctor說，“量子計算社區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)做法是僅使用隨機(jī)、無序的程序來測量性能，但我們的測試結(jié)果表明，這并不精準(zhǔn)。”

新研究表明，鏡像電路提供了一種更準(zhǔn)確的測試方法。根據(jù)該論文可知，鏡像電路測試是一種計算機(jī)程序，它可以將數(shù)據(jù)進(jìn)行正向和反向計算，并在以下三個方面表現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢：

首先，鏡像電路測試方法大大節(jié)省了測試時間，從而支持研究人員進(jìn)行日益復(fù)雜的量子計算機(jī)性能測量的需求。大多數(shù)基準(zhǔn)測試的思路是，在量子計算機(jī)和傳統(tǒng)計算機(jī)上運(yùn)行相同的指令集來檢查錯誤，根據(jù)結(jié)果的匹配程度來確定是否存在錯誤。但由于量子計算機(jī)執(zhí)行某些計算時的速度要遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)計算機(jī)，這使得研究人員可能需要很長時間來等待傳統(tǒng)計算機(jī)出運(yùn)行結(jié)果。

在鏡像電路測試方法中，輸入與輸出的一致性，可以支持研究人員立即檢查出量子計算機(jī)的測試結(jié)果。

其次，新方法揭示了傳統(tǒng)性能評級中的缺陷。Tim Proctor團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)隨機(jī)測試中忽略或低估了量子計算錯誤的復(fù)合影響。出現(xiàn)錯誤后，隨著程序繼續(xù)運(yùn)行，錯誤率會變得更高，最終導(dǎo)致錯誤越來越多。通過模仿功能程序，桑迪亞實驗室團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)最終結(jié)果往往比隨機(jī)測試顯示的差異更大。

“鏡像電路基準(zhǔn)測試結(jié)果表明，當(dāng)前量子計算機(jī)的性能在結(jié)構(gòu)化程序中的可變性要比之前已知的要大得多?！?/strong>