研究人员开发量子计算机测量方法

滑铁卢大学的研究人员已经开发了一种用于衡量量子计算机性能的方法，这可能有助于为这些机器建立通用标准。

这种新方法被称为循环基准测试，研究人员使用它来评估可扩展性的潜力。这种方法还用于比较不同量子平台之间的差异。

Joel Wallman 是滑铁卢大学数学学院和量子计算研究所的助理教授。

“这一发现可能会在建立性能标准和加强建设大规模实用量子计算机的努力方面取得长足进步，”Wallman 说。“量子系统中的一致性方法可以用于表征和纠正错误，从而为量子处理器的评估提供标准化，使得不同架构的进展可以得到公平比较。”

循环基准测试可以帮助量子计算用户比较竞争性的硬件平台，并提高每个平台的解决问题的能力。

目前，量子计算竞赛已经在全球范围内显现。云量子计算平台和服务的数量正在增加，像 Microsoft、IBM 和 Google 这样的大公司不断开发新技术。

循环基准测试方法通过确定在任何给定的量子计算应用中出现错误的总概率来工作。当应用程序通过随机编译实现时就会发生这种情况。循环基准测试提供了第一个跨平台的量子处理器能力测量和比较方法，它可以根据用户正在处理的应用程序进行定制。

Joseph Emerson 是 IQC 的一名教师。

“由于 Google最近实现了量子霸权，我们现在处于我所谓的‘量子发现时代’的黎明，”Emerson 说。“这意味着易出错的量子计算机将为有趣的计算问题提供解决方案，但它们的解决方案的质量将不再由高性能计算机验证。”

“我们很高兴，因为循环基准测试为改进和验证量子计算解决方案在这个新时代提供了急需的解决方案。”

Emerson 和 Wallman 创立了 Quantum Benchmark Inc.，这是 IQC 的一个分支机构。它将该技术授权给了包括 Google 的 Quantum AI 努力在内的量子计算领域的世界领先公司。

量子力学使量子计算机成为极其强大的计算机。量子计算机能够比传统或数字计算机更高效地解决复杂问题。

量子比特是量子计算机中的基本处理单元，但它们非常脆弱。系统中的任何不完善或噪音源都可能导致错误，从而导致量子计算中的错误解决方案。

在量子计算中进一步发展的第一步是控制一个小规模的量子计算机，具有一个或两个量子比特。更大的量子计算机可以执行更复杂的任务，例如机器学习或复杂系统模拟，这可能会带来新的药物的发现等进展。问题在于，工程更大的量子计算机更具挑战性，随着量子比特的增加和量子系统的扩展，错误的可能性也会增加。

当量子系统被表征时，会产生噪音和错误的概况。这表明处理器是否执行所请求的计算。所有重要的错误都需要被表征，以了解量子计算机的性能或扩大规模。

Wallman、Emerson 和因斯布鲁克大学的一组研究人员想出了一个方法来评估影响量子计算机的所有错误率。这种新技术在因斯布鲁克大学的离子阱量子计算机上得到了实现，结果发现错误率不会随着量子计算机规模的扩大而增加。

“循环基准测试是首个可靠地检查是否在扩大量子计算机整体设计的正确轨道上的方法，”Wallman 说。“这些结果很重要，因为它们提供了一种全面地表征所有量子计算平台错误的方法。”