量子計算經常被吹捧為一種能夠解決傳統計算機無法解決的問題的未來技術。研究人員預計，隨著這些機器的成熟，物理學、醫學研究、密碼學和許多其他領域將取得重大突破。
隨著創建第一台大型商用量子計算機的競爭加劇，一個關鍵問題變得難以忽視。如果這些設備能夠解決經典機器無法解決的問題，那麼如何才能確認結果的有效性呢？
斯威本大學最近的一項研究旨在解決這一困境。
為什麼量子答案如此難以驗證？
“有一系列問題是世界上最快的超級計算機無法解決的，除非人們願意等待數百萬甚至數十億年才能得到答案，”斯威本量子科學與技術理論中心的主要作者、博士後研究員亞歷山大·德利厄斯（Alexander Delius）說。
“因此，為了驗證量子計算機，需要一些方法來比較理論和結果，而無需等待數年超級計算機能夠執行相同的任務。”
研究小組開發了新技術，以確認一種稱為高斯玻色子採樣器（GBS）的特定類型的量子設備是否能產生準確的結果。 GBS 設備依靠光子（光的基本粒子）來生成概率計算，最快的經典超級計算機需要數千年才能完成。
新工具揭示了先進量子實驗中隱藏的錯誤
“只需在筆記本電腦上花費幾分鐘，所開發的方法就可以讓我們確定 GBS 實驗是否產生正確的答案，以及存在哪些錯誤（如果有）。”
為了證明他們的方法，研究人員將其應用於最近發表的 GBS 實驗，使用當前的超級計算機至少需要 9,000 年才能重現該實驗。他們的分析表明，所得的概率分佈與預期目標不一致，並揭示了實驗中先前未評估的額外噪音。
下一步是確定再現這種意外分佈本身在計算上是否困難，或者觀察到的錯誤是否導致設備失去其“數量”。
可靠的商業量子機器的進展
這項研究的成果可能會影響適合商業用途的大規模、無差錯量子計算機的開發，這是 Delius 希望幫助實現的目標。
“開發大規模、無錯誤的量子計算機是一項艱鉅的任務，如果成功，將徹底改變藥物開發、人工智能和網絡安全等領域，並使我們加深對物理宇宙的理解。
“這項任務的一個重要組成部分是驗證量子計算機的可擴展方法，這增加了我們對影響這些系統的錯誤以及如何糾正它們的理解，確保它們保持其‘數量’。
