新研究表明量子计算机更擅长猜测

南加州大学维特比工程学教授兼南加州大学量子信息科学与技术中心主任DanielLidar和IBMQuantum研究科学家BibekPokharel博士在“位串猜测”的背景下取得了量子加速优势游戏。”他们通过有效抑制通常在这种规模上出现的错误来管理长达26位的字符串，比以前可能的字符串大得多。(一位是二进制数，要么为零，要么为一)。他们的论文发表在《物理评论快报》杂志上。

量子计算机有望解决某些问题，其优势会随着问题复杂性的增加而增加。但是，它们也极易出错或产生噪音。Lidar表示，挑战在于“在当今量子计算机仍然‘嘈杂’的现实世界中获得优势。”当前量子计算的这种容易产生噪声的条件被称为“NISQ”(嘈杂的中级量子)时代，一个改编自RISC体系结构的术语，用于描述经典计算设备。因此，任何现有的量子速度优势证明都需要降噪。

一个问题的未知变量越多，计算机通常就越难解决。学者们可以通过玩一种游戏来评估计算机的性能，以了解算法猜测隐藏信息的速度有多快。例如，想象一下电视游戏Jeopardy的一个版本，参赛者轮流猜测一个已知长度的秘密单词，一次一个完整的单词。在随机更改秘密单词之前，主持人只为每个猜出的单词显示一个正确的字母。

在他们的研究中，研究人员用位串替换了单词。一台经典计算机平均需要大约3300万次猜测才能正确识别26位字符串。相比之下，一台功能完美的量子计算机，在量子叠加中提出猜测，只需一次猜测就可以确定正确答案。这种效率来自运行25多年前由计算机科学家EthanBernstein和UmeshVazirani开发的量子算法。然而，噪声会显着阻碍这种指数量子优势。

激光雷达和Pokharel通过采用称为动态去耦的噪声抑制技术实现了量子加速。他们花了一年的时间进行实验，Pokharel在USC的激光雷达下担任博士生。最初，应用动态解耦似乎会降低性能。然而，经过多次改进后，量子算法按预期运行。解决问题的时间比任何经典计算机都慢，随着问题变得越来越复杂，量子优势变得越来越明显。

激光雷达指出，“目前，经典计算机仍然可以绝对地更快地解决问题。”换句话说，报告的优势是根据找到解决方案所需的时间尺度而不是绝对时间来衡量的。这意味着对于足够长的位串，量子解决方案最终会更快。

该研究最终表明，通过适当的错误控制，即使在NISQ时代，量子计算机也可以执行完整的算法，并且比传统计算机更能缩短寻找解决方案所需的时间。