长久以来，“量子”总是被人们用来当做“玄学”的科学代称，“犹豫不决，量子力学”这句话更是流传深远。晦涩难懂的“量子”无法用宏观的知识去普及，所以有很大一部分人对于“量子”持怀疑态度。

不过最近几年里，“量子”的作用通过一个个实体或事件被人们知道，这就像一个“黑盒”，人们不用去知道黑盒里面是什么技术，只需要知道黑盒能够做什么便会对黑盒产生认识上的变化。

(资料图片仅供参考)

2016年8月16日，世界首颗量子科学实验卫星——墨子号发射升空，人类首次完成了卫星与地面的量子通信。2022年10月，2022年诺贝尔物理学奖授予科学家阿兰·阿斯佩，约翰·弗朗西斯·克劳泽和安东·塞林格，以表彰他们为纠缠光子实验、证明违反贝尔不等式和开创性的量子信息科学所作出的贡献。当即掀起了一阵量子狂潮。

与“墨子号”这种大型实验型量子产品不同，“量子计算机”因为一直被用作与传统计算机比较，其概念要更深入人心。

相比传统计算机，宣传上一般都会提到量子计算机在一些问题上的处理速度是传统计算机的数倍。但并未提及，量子计算机的实用前景。目前量子计算机面临的关键问题是，它们容易受到最轻微干扰的破坏。当今最先进的量子计算机通常每1次操作中大约出现一次错误，而许多实际应用要求错误率降低十亿倍或更多。

不过近日IBM透露，其Eagle量子计算机可以准确地模拟常规计算机难以模拟超过一定程度复杂性的问题。该公司表示，这些模拟不仅对研究人员来说是实用的，而且他们开发的方法可以应用于今天在量子机器上运行的其他类型的算法。

在实验中，研究人员让IBM的量子计算机对材料中电子自旋的动力学进行建模，以预测其特性，例如磁化。这个模型是科学家非常了解的模型，使研究人员更容易验证量子计算机结果的正确性。

为了解决量子易被干扰的问题，IBM使用了“零噪声外推”技术，这是IBM去年宣布的一项新的“错误缓解”技术。通过在不同的噪声水平下重复计算，IBM科学家可以估计出量子计算机在没有噪声的情况下会计算出什么。

作为实验的对比，加州大学伯克利分校的科学家在经典超级计算机上进行了这些运算。他们使用了两套技术。暴力仿真提供了最准确的结果，但需要太多的运算能力来模拟大型复杂系统。另一方面，近似方法可以估计大系统的答案，但系统越大，它们通常证明准确性越来越低。

结果表明，相比经典近似算法，量子计算机在最大规模下速度提升了三倍，在规模进一步增加后，量子计算机的计算结果与暴力算法相匹配，而近似算法变得不准确。起初科学家以为是量子计算机出现了错误，但是最终结果与暴力算法一致，让他们更加坚信量子计算机的准确性。这也让IBM更加确信，在超过经典算法所能岂及的算力高度后，量子计算机仍能获得可靠的结果。

目前，“零噪声外推”技术的一个缺点是需要多次运行电路以模拟量子在零噪声环境下的状态，这势必会导致成本上升。不过IBM认为这些方法仍有相当大的改进空间，未来的研究还可以测试量子误差缓解是否能够像公司希望的那样普遍适用于除该模型之外的其他类型的量子应用。

“我们希望这将推动硬件开发，现在每个组件方面的改进都转化为可以运行的更复杂的计算，从而更平稳地过渡到容错设备。”

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