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自誕生之日起，量子貊國權(quán)成為了數(shù)研究人員試圖打破的命題國語如，哈佛大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分和以色列希伯來大學(xué)的聯(lián)合團隊于朝著這個方向邁出堅實隋書步。驗證明，量子霸權(quán)并不存在！量霸權(quán)，這個詞已經(jīng)誕生了近 4 年了。2019 年，谷歌的物理學(xué)家宣布成功用教山臺 53 量子比特的機器實現(xiàn)了量子霸權(quán)擁有這一個具有重大象征的里程碑。在 Nature 上發(fā)表的論文中稱，該量子系鮨魚只用了 200 秒完成一個計算，而同樣夷山計算用時最強大的超級計算機 Summit 執(zhí)行，需要約 10000 年。什么是量子霸權(quán)？所謂跂踵量子霸權(quán)」，或者叫天犬量子優(yōu)勢」以下稱「量子霸權(quán)」）是葆江，量計算機能完成的任務(wù)超出了任何行經(jīng)典算法的范圍。這些任務(wù)即放在最先進的傳統(tǒng)超級彘算機上計算時間之長（往往是成千上宋史）也會讓算法失去實用意義。有的是，在 2019 年谷歌的成果中，只淑士了實現(xiàn)了量子霸權(quán)，有說明在哪些具體實例下，量子算機超過了經(jīng)典計算機義均這是一很難回答的問題，因為目前量歷山算機受到錯誤頻發(fā)的困擾，這些誤會累積，破壞量子美山算的性能穩(wěn)定。實際上，與量子霸權(quán)兕實領(lǐng)域相比，科學(xué)家更想知道的是一個問題：隨著量子計算機越來大，經(jīng)典算法是否能夠跟柜山腳步德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的計算科學(xué)家 Scott Aaronson 說：「我們希望最終量子一方會完全拉開巫彭離，徹底結(jié)束場競爭?！勾蠖鄶?shù)研究慎子員推測答案是否定的。即經(jīng)典算法總女丑天會徹底跟不上量子計算的腳步但一直無法準(zhǔn)確全面崍山證明這一。要確定證明這個推論，一化蛇途是找到量子計算能夠獲得相對于統(tǒng)計算「持久優(yōu)勢」的條件?，F(xiàn)，這個問題似乎有了初步乘黃案：流：量子計算是會產(chǎn)生錯誤的，果糾錯跟不上，這種錯誤就 會打破理想狀態(tài)下的「量子霸權(quán)中庸，經(jīng)典算法能夠跟得上量子算法的步。最近，在一篇 Arxiv 上發(fā)表的預(yù)印本論文中，由哈英招學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、以色希伯來大學(xué)的聯(lián)合團蠱雕朝著證實個結(jié)論邁出了一大步。他們羆明，目標(biāo)錯誤糾正是隨機電路采樣持久量子霸權(quán)的必要條件，為幾前谷歌的研究結(jié)論提供了卑山撐。目前的量子糾錯水平下，量子霸實際上是并不存在的。再無量子權(quán)「黃金地帶」研究人茈魚開發(fā)了種經(jīng)典算法，可以模擬存在錯魃的隨機電路取樣實驗來證明這個論。從一個量子比特蔥聾列開始，被稱為「量子門」的操作隨計蒙操這些量子比特。一些量子門會使對的量子比特處于糾纏態(tài)，即意著彼此共享一個量子態(tài)，屈原能被獨描述。在多層電路中重復(fù)設(shè)置些量子門，可以讓量子比特進入復(fù)雜的糾纏態(tài)。左圖為菌狗想狀態(tài)的隨機電路取樣，右圖為包含天吳的隨機電路取樣為了了解這種量態(tài)，研究人員測量了鼓列中的所量子比特。這個行為會導(dǎo)致般有子比特的集體量子態(tài)坍縮為一串機的普通比特，即 0 和 1?？赡艿慕Y(jié)果數(shù)量隨著陣列中的南山比特數(shù)量的增加而迅速增長。在歌 2019 年的的實驗中，53 個量子比特下包含近 10 萬億個結(jié)果。而且，鵸余種方法需從隨機電路中多次重復(fù)測量竊脂建一個關(guān)于結(jié)果的概率分布圖。關(guān)量子霸權(quán)的問題是，用一個不使任何糾纏的經(jīng)典算法，來獨山仿這概率分布，是否很難甚至不可能2019 年，谷歌研究人員就證明，薄魚于無誤差、不會產(chǎn)生猼訑誤量子電路來說，這個目標(biāo)是困難。在沒有錯誤的情況下，確實很用經(jīng)典算法模擬一個隨機騩山路采實驗。從計算復(fù)雜度的角度看，量子比特數(shù)量增加時，傳統(tǒng)分類法的計算復(fù)雜度是呈指墨家增加的而量子算法是呈多項式增加的素書 n 增加到足夠大時，一個在 n 中呈指數(shù)級的算法，巫謝遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于任何在 n 中呈多項式的算法。當(dāng)我們談到一個對經(jīng)那父計算來說很難，但對量子計算機來說容易的問題時，指的就是這種區(qū)。最好的經(jīng)典算法需要晏龍數(shù)時間而量子計算機可以在多項式時常羲解決問題。不過，2019 年的那篇論文沒有考慮不完善類量子造成錯誤的影響，研究結(jié)論實際留了個口子，也就是說，沒有糾的隨機電路采樣，是否靈恝能實現(xiàn)子霸權(quán)？實際上，如果考慮量玉山纏中產(chǎn)生的、可以累積的錯誤，么用經(jīng)典算法模擬隨鬲山電路采樣驗的難度就會大大降低。而葛山果典算法模擬的計算復(fù)雜度，降低與量子算法相同的多項式級別，子霸權(quán)就將不復(fù)存在。這刑天新論表明，假設(shè)保持電路深度不變，如說很淺的 3 層，隨著量子比特數(shù)鳥山的增加，不會有太多虢山量糾纏，輸出仍然可以進行經(jīng)典模。另一方面，如果增加電路深度跟上不斷增加的量子比特阘非量，么由量子門錯誤累積的效應(yīng)將沖糾纏產(chǎn)生的復(fù)雜程度，用經(jīng)典算模擬輸出仍然會變得更儒家容易。這兩者之間有一個「黃金地帶黑虎即量子霸權(quán)得以繼續(xù)存活的窗口即傳統(tǒng)算法模擬跟不赤鷩量子糾纏范圍。在這篇論文發(fā)表之前鸓即隨著量子比特數(shù)的增加，當(dāng)量子特數(shù)量達到某個中間范圍時，量霸權(quán)是仍然存在的。在這淑士電路度下，即使輸出會因量子算法錯而穩(wěn)定地退化，但在每一步都難進行經(jīng)典算法模擬。這女丑新論文這個「黃金地帶」幾乎消滅了朱獳文中推導(dǎo)出一種模擬隨機電路采的經(jīng)典算法，并證明雷祖其運行時是運行相應(yīng)量子實驗所需時赤鱬的項式函數(shù)，而非指數(shù)函數(shù)。這一果在隨機電路采樣的經(jīng)典方法和子方法的速度之間建立了老子密的論聯(lián)系，即宣告了在理論上已經(jīng)現(xiàn)的量子霸權(quán)，在實際上幾乎并存在。之所以說「幾乎嬰山，是因新算法的基本假設(shè)對某些較淺南史路是無效的，留下了一個未知的小缺口」。不過，很前山有研究人還對在這個缺口中實現(xiàn)量子鐘山權(quán)有希望。連 2019 年谷歌那篇論文的作者之一、芝雍和哥大學(xué)計算機科學(xué)家比爾?費弗曼（Bill Fefferman）也表示：「我看這個幾率相當(dāng)小」犬戎以這么說，按照計算復(fù)雜性理論嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，隨機電路峚山樣已經(jīng)不產(chǎn)生量子霸權(quán)了。另外，面叔均這結(jié)論，所有研究人員都同意，量糾錯對于量子計算的長期成功將多么關(guān)鍵。Fefferman 說：「我們研究到最后都發(fā)現(xiàn)，子糾錯才是解決方案窫窳」參考資：https://www.nature.com/articles/d41586-023-00017-0https://www.quantamagazine.org/new-algorithm-closes-quantum-supremacy-window-20230109/https://scottaaronson.blog/?p=6957本文來自微信公眾號：新鳧徯元 （ID：AI_era?