洛斯阿拉莫斯国家实验室 信用:CC0公共领域 一种快速推进模拟的新算法可以给当前和近期的量子计算机带来更大的使用能力，为应用程序运行超过阻碍许多量子计算的严格时间限制开辟了道路
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:“量子计算机在有用的量子性质——我们称之为相干性——崩溃之前，进行计算的时间是有限的。”他是宣布这项研究的论文的资深作者
“通过我们开发和测试的新算法，我们将能够快速推进量子模拟，解决以前无法解决的问题
" 由量子组件构成的计算机，被称为量子位，可以潜在地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
应用包括更快地分析大型数据集、药物开发和揭开超导之谜，这只是在不久的将来可能导致重大科技突破的几个可能性
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，而这需要最好的传统计算机几千年才能完成
然而，挑战仍然存在，要确保量子计算机能够在量子相干性崩溃之前运行有意义的模拟
索恩伯格说:“我们使用机器学习来创建一个量子电路，它可以同时逼近大量的量子模拟操作。”
“结果是一个量子模拟器，它用一个单一的、快速的操作代替了一系列的计算，这个操作可以在量子相干性崩溃之前完成
" 洛斯阿拉莫斯研究人员开发的变分快速转发(VFF)算法是结合了经典计算和量子计算的混合算法
尽管公认的定理排除了在任意量子模拟中以绝对保真度进行一般快进的可能性，但研究人员通过容忍中间时间的小计算误差来解决这个问题，以便提供有用的(如果稍有缺陷的话)预测
原则上，这种方法允许科学家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累积的误差限制了潜在的计算
不过，该算法允许的模拟远远超出了量子计算机在没有VFF算法的情况下所能达到的时间尺度
这个过程的一个怪癖是，它需要两倍数量的量子比特来快进一个计算，而不是组成被快进的量子计算机
例如，在最新发表的论文中，研究小组通过在一台两个量子位的计算机上实现VFF算法，来加速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他们快进的量子位数量来探索VFF算法的局限性，并检查他们快进系统的程度
这项研究发表在2020年9月18日的《npj量子信息》杂志上
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