科学家们通过有效地抑制位串猜测游戏中的错误，管理长达26位的字符串，实现了量子加速。他们表明，通过适当的误差控制，即使在当前嘈杂的量子计算时代，量子计算机也可以比传统计算机以更好的时间尺度执行完整的算法。
南加州大学的研究人员将策略应用于公司控制误差的累积，在容易出错的NISQ时代展示了量子计算的前景。
南加州大学维特比工程教授、南加州大学量子信息科学与技术中心主任Daniel Lidar，以及IBM量子研究科学家Bibek Pokharel博士，在“比特串猜谜游戏”的背景下实现了这种量子加速优势。
通过有效地减轻在这个级别上经常遇到的错误，他们已经成功地管理了长达26位的位串，比以前可能的要大得多。(在上下文中，一个比特指的是一个二进制数，可以是0也可以是1)。
量子计算机有望解决某些问题，其优势随着问题复杂性的增加而增加。然而，它们也很容易出错或产生噪音。激光雷达表示，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情况被称为“NISQ”(嘈杂的中等规模量子)时代，这个术语改编自用于描述经典计算设备的RISC架构。因此，目前任何量子速度优势的展示都需要降噪。
一个问题的未知变量越多，计算机通常就越难解决。学者们可以通过与计算机玩一种游戏来评估计算机的表现，看看算法猜出隐藏信息的速度有多快。例如，想象一下电视游戏《危险边缘》(Jeopardy)的一个版本，参赛者轮流猜一个已知长度的秘密单词，一次猜一个完整的单词。主持人对每个猜出来的单词只显示一个正确的字母，然后随机更换秘密单词。
在他们的研究中，研究人员用位串代替了单词。一台经典的计算机平均需要大约3300万次猜测才能正确识别一个26位的字符串。相比之下，一台功能完美的量子计算机，在量子叠加中呈现猜测，只需一次猜测就能识别出正确答案。这种效率来自于运行25年前由计算机科学家伊桑·伯恩斯坦(Ethan Bernstein)和乌梅什·瓦齐拉尼(Umesh Vazirani)开发的量子算法。然而，噪声会严重阻碍这种指数量子优势。
激光雷达和Pokharel通过采用一种称为动态解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是南加州大学激光雷达专业的博士生。最初，应用动态解耦似乎会降低性能。然而，经过无数的改进，量子算法的功能是预期的。解决问题的时间比任何经典计算机都要慢，随着问题变得越来越复杂，量子的优势变得越来越明显。
激光雷达指出，“目前，经典计算机在绝对意义上仍然可以更快地解决问题。”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来衡量的，而不是绝对时间。这意味着对于足够长的位串，量子解决方案最终会更快。
该研究最终证明，通过适当的误差控制，量子计算机可以执行完整的算法，即使在NISQ时代，也能比传统计算机更好地缩短找到解决方案所需的时间。
参考文献:Bibek Pokharel和Daniel A. Lidar的“算法量子加速演示”，2023年5月26日，物理评论快报。DOI: 10.1103 / PhysRevLett.130.210602
这项研究由美国国家科学基金会和美国国防部资助。
