如何知道量子计算机算的准不准？

经实现“量子优势”，但如何确定量子计算机算的对不对，是否按预定设计执行了计算步骤，仍是一个难题。近日，MIT与谷歌的研究人员利用量子神经网络的“解采样”解决了这个问题。论文已发表在《自然·物理学》上。

为了让量子计算尽快推向实用，麻省理工学院，谷歌等机构和企业设计了一种系统，可以验证量子芯片是否能够准确执行了传统计算机无法完成的复杂计算。

量子芯片使用“量子比特”执行计算，量子比特可以表示对应于经典二进制位的两个状态（0或1）或两个状态同时呈现的“量子叠加”。这种独特的叠加状态，可以使量子计算机解决经典计算机几乎无法解决的问题，在材料设计，新药发现和机器学习等方面取得突破。

完全体的量子计算机的运行需要数百万个量子比特，目前远远没法实现。过去几年中，研究人员开始开发包含大约50至100量子比特的“噪声中级量子”（NISQ）芯片。

NISQ芯片可以解决传统计算机难以处理的某些算法。但是，下一个难题是如何验证量子芯片是否按预期执行操作。NISQ芯片的输出看起来可能是完全随机的，要



 

行QNN，研究人员使用传统的硅制造技术来构建2 x 5毫米NISQ芯片，成对的光子从外部组件以特定的波长生成，并注入到芯片中。光子穿过芯片的移相器，移相器会改变光子的路径，从而相互干扰。

这个过程将产生一个随机的量子输出状态，用以表示在计算过程中将发生的情况。输出信号由一组外部光电探测器传感器测量。

将输出发送到QNN中。QNN的第一层使用复杂的优化技术来挖掘嘈杂的输出，区分所有叠加在一起的单个光子的签名。然后对单个光子进行“解扰”，识别是哪些电路操作将其返回到对应光子的已知输入状态。这些操作与电路特定设计完全匹配。

然后对所有后续层都进行相同的计算，直到所有光子都处于未加密状态为止。

例如，假设输入处理器的量子比特的输入状态全为零。由NISQ芯片对量子比特执行一系列操作，生成大量看似随机的数字输出。

QNN会逐层确定哪些操作将每个量子比特还

（编辑：济宁站长网）

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