Win10|新的量子算法：跳过了退相干带来的时间限制
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一种可以快速进行仿真的新算法可以为当前和近期的量子计算机带来更大的使用能力 ， 从而为应用程序跨越严格的限制运行开辟道路 ， 特别是跨越妨碍许多量子计算的退相干带来的时间限制 。
洛斯阿拉莫斯国家实验室计算机、计算和统计科学部门的安德鲁·索恩博格（AndrewSornborger）说：“量子计算机在其有用的称之为相干性的量子性质坍塌之前 ， 有有限的时间来进行计算 。 ”“借助我们开发和测试的新算法 ， 我们将能够快速推进量子仿真 ， 以解决这种以前无法解决的问题 。 ”
由量子组件构成的量子位可以潜在地解决极其困难的问题 ， 甚至超过最强大的现代超级计算机的能力 ， 其应用包括对大数据集的更快分析、药物开发以及揭示超导性的奥秘 ， 以及可能在不久的将来导致重大技术和科学突破的可能性 。
最近的实验表明 ， 量子计算机有潜力在几秒钟内解决问题 ， 而这将是最好的传统计算机千年才能完成的 。 然而 ， 要确保量子计算机能够在量子相干性坍塌之前运行有意义的模拟仍然是一个挑战 。
索恩博格说：“我们使用机器学习来创建一个量子电路 ， 该电路可以一次近似大量的量子仿真操作 。 ”“结果是量子模拟器用一个快速的操作代替了一系列计算 ， 该操作可以在量子退相干之前完成 。 ”
洛斯阿拉莫斯研究人员开发的变分快速转发（VariationalFastForwarding ， 缩写VFF）算法 ， 是结合了经典计算和量子计算两个方面的混合体 。 尽管公认的定理排除了对于任意量子模拟具有绝对保真度的一般快速转发的潜力 ， 但研究人员通过在中间时间容忍较小的计算误差来解决该问题 ， 以便提供有用的预测 。 如图所示 ， a为标准算法 ， b为变分快速转发算法 。
原则上 ， 该方法允许科学家根据需要进行量子力学模拟系统 。 实际上 ， 随着仿真时间的增加而累积的误差限制了潜在的计算 。 尽管如此 ， 该算法仍允许进行模拟 ， 远远超出了量子计算机在没有该算法的情况下可以实现的时间范围 。
【Win10|新的量子算法：跳过了退相干带来的时间限制】
该过程与构成要快速转发的量子计算机的速度相比 ， 快进计算所需的量子位要多两倍 。 例如 ， 在论文中研究小组通过在两个量子位的计算机上实施VFF算法来快速推进将在一个量子位的量子模拟中执行的计算 ， 从而证实了他们的方法 。
该研究成果论文于发表在最近的《自然》杂志下的《量子信息》学刊上 。
参考：VariationalfastforwardingforquantumsimulationbeyondthecoherencetimenpjQuantumInformation(2020).DOI:10.1038/s41534-020-00302-0
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