D-Wave退火系统首次实现量子纠错

光子盒研究院

当地时间11月14日，D-Wave Quantum公司宣布了一项重要研究成果：证明其Advantage2退火量子计算实验原型成功实现了量子纠错（QEM）。

此次更新的技术减少了量子模拟中的误差，产生的结果与量子系统保持量子态（“相干性”）的时间一致，比未减弱的系统要长一个数量级。这些技术有望推动即将推出的Advantage2系统，和未来处理器的性能提升。
“错误是所有形式量子计算的最大障碍。”D-Wave公司量子算法与系统研究员穆罕默德·阿明（Mohammad Amin）领导了这项研究。
量子计算会受到环境噪声和硬件缺陷（即“错误”）的影响。虽然业界普遍认为量子纠错是消除这些误差影响的终极解决方案，但它会带来巨大的开销，在目前的技术水平下并不可行。
现在，QEM已经成为在存在微小噪声的情况下、估算无差错期望值的近期解决方案。这项研究中，D-Wave在其退火量子计算系统中首次实验性地展示了零噪声外推法（ZNE）——是最实用的 QEM 技术之一。它为了解更多相干系统的性能提供了宝贵的见解，并有助于确定我们下一代处理器的设计规格。此外，这些结果还有助于帮助客户解决科学相关应用和机器学习应用中的高计算复杂性问题。

通过温度外推法减少误差，图示是四种不同温度下的“扭结密度”（Kink density）与退火时间的函数关系

通过能量外推法减少误差

QPU退火时间
阿明表示：“这项工作展示了在量子退火中成功地减少了这种误差，产生的测量结果就好像量子比特的相干性提高了近一个数量级。这使得以前无法实现的计算成为可能，例如奇异磁性材料的量子模拟；这是在D-Wave处理器上展示量子优越性道路上的一个重要里程碑。”
参考链接：[1]https://www.hpcwire.com/off-the-wire/d-wave-reveals-progress-in-quantum-error-mitigation-with-upcoming-advantage2-system/[2]https://phys.org/news/2023-11-quantum-error-mitigation-prototype-coherent.html[3]https://thequantuminsider.com/2023/11/15/d-wave-error-mitigation-demonstration-extends-coherent-annealing-range-by-an-order-of-magnitude/

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