科技日報記者 張夢然

《自然》9日發(fā)表的最新論文中，美國科學家團隊探索了量子回路的復(fù)雜性。他們新展示的一個量子處理器，已經(jīng)能夠執(zhí)行現(xiàn)有超級計算機無法完成的計算任務(wù)。這項實驗屬于一個大規(guī)模深入研究的一部分，旨在調(diào)查量子處理器在背景噪聲干擾下進行復(fù)雜計算的潛在能力，這些干擾一直是量子處理器展現(xiàn)能力時面臨的重大挑戰(zhàn)。

量子處理器是一類遵循量子力學規(guī)律進行高速數(shù)學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。而當某個裝置處理和計算的是量子信息、運行的是量子算法時，它就被稱為量子計算機。量子處理器是量子計算機中的核心部件，量子計算機依靠它進行高速運算、處理量子信息。

但量子處理器有一個特點，就是對噪聲（溫度、磁場甚至宇宙輻射等環(huán)境干擾）非常敏感。這些噪聲會嚴重干擾其在復(fù)雜任務(wù)中的表現(xiàn)，而這些任務(wù)正是經(jīng)典超級計算機無法完成、需要量子計算機“大展身手”的舞臺。較長時間以來，科學家一直很難準確探測噪聲究竟會如何影響量子線路的性能。

此次，美國谷歌研究院科學家研究了量子處理器進入復(fù)雜計算輸出領(lǐng)域的路徑。他們使用了一種被稱為隨機線路取樣的方法，來測試超導(dǎo)量子比特（量子計算機的基礎(chǔ)單元）2D網(wǎng)格的保真度。隨機線路取樣是評估量子計算機與經(jīng)典超級計算機表現(xiàn)的基準。

這些實驗展示了兩個階段之間的轉(zhuǎn)變：在第二個階段即所謂“低噪聲階段”中，研究團隊證實了量子計算機的計算復(fù)雜性，足以超越經(jīng)典超級計算機。此外，他們還用67量子比特的“懸鈴木”（Sycamore）芯片展示了超越經(jīng)典的性能，這一實驗和理論工作證實了存在一種穩(wěn)定的、計算上復(fù)雜的相態(tài)，這種相態(tài)可以利用當前的量子處理器達到。

研究團隊表示，這一發(fā)現(xiàn)增進了人們對量子計算能力的理解。

總編輯圈點

噪聲可說是“量子處理器之?！?。因為量子處理器對噪聲非常敏感，量子的微妙特性，使得即使最輕微的干擾，比如熱量產(chǎn)生的雜散光子、周圍電子設(shè)備的隨機信號、物理振動，都能迅速摧毀量子疊加態(tài)，嚴重影響量子計算機的準確性。所以說，人們在構(gòu)建實用量子計算機方面能否有所進展，歸根結(jié)底要看一個關(guān)鍵點：能否“馴服”噪聲?，F(xiàn)在，在一個低噪聲階段，量子計算機被認為超越了經(jīng)典超級計算機。這一突破，或是量子計算未來在藥物發(fā)現(xiàn)、密碼學、金融等諸多領(lǐng)域產(chǎn)生變革的開端。