重庆
最近，美国的研究人员使用两台IBM Eagle的127量子比特的处理器，在“猜模式（guess-the-pattern）”这个经典问题上实现了对经典计算机无条件的指数级优势，拿到了一个量子计算的“圣杯碎片”。
01
量子计算的“圣杯”
量子计算的“圣杯”是指制造出可扩展、能容错的通用型量子计算机，这样的量子计算机才有实用价值。在通往“圣杯”的路上，科学家们已经跨越了几个标志性的里程碑。
2019年，谷歌“悬铃木”用200秒完成经典计算机1万年的任务，首次展现出特定问题上的“量子优越性”。量子比特的纠错技术是实用化的核心，2023年，中美各自实现了表面码纠错技术。在实用化方面，专用量子计算机已用于处理药物设计、交通优化等实际问题了。
这就如同科学家已经拿到了“圣杯”一块块碎片。
02
有前条件的量子优越性
就像广告上几乎看不清的小字一样，其实以往各种宣称实现了量子优越性的成果，往往有前置条件，比如假设不会出现更高效的经典算法，或是利用已经提前知道答案来给实验加速。
例如，中国科学院团队找到新算法将随机量子电路采样任务的时间极大缩短，反超了2019年谷歌的“悬铃木”的成果。还有科研团队开发的算法在量子动力学问题上和D-Wave的量子退火处理器速度相当。
这次，科学家堵死了这个漏洞。他们没有依赖任何假设，直接通过算法优化和硬件调校证明：量子速度优势是铁打的，不会再被反超了。
03
无条件的量子优越性
“猜模式”问题常常被描述成名为“西蒙问题”的数学游戏：两人轮流猜几个目标数字，看谁能都猜出来。
而量子优越性就体现在效率上，当问题的规模从10扩大到20，经典计算机时间会从1秒增加到1024秒（假设2n），而量子计算机花费的时间仅从1秒增加到4秒（假设n2）。
研究人员靠四招硬核技术实现了这项成就。
第一，为了避免错误积累，他们让猜数字的范围小一点，通过限制规模，减少量子操作步骤。第二，压缩量子逻辑，像把复杂指令打包成精简版，通过转译尽可能压缩所需的量子逻辑运算量。第三，也是最关键的步骤，动态解耦技术——用精准设计的脉冲序列，把量子比特从环境噪声中隔离出来，这就像给量子比特戴上了降噪耳机，保证了量子的正常运行。第四，用“测量误差缓解”在测量后校正残留误差。
别急着欢呼，这种猜数字游戏本来就是量子计算机擅长的项目，问题本身没有实际用途。
量子计算机要真正改变世界，比如设计新药或破解密码，还得解决噪声和纠错问题、可扩展问题、通用性问题……
无论如何，量子优越性的理论承诺终于被实验验证了。量子优越性不再是纸上谈兵。
IBM Quantum Eagle处理器采用“重六边形（heavy-hexagonal）”量子比特布局，其中每个量子比特与2至3个相邻量子比特连接，类似于密铺六边形的边和角结构。这一设计通过减少相邻量子比特间的交互误差，显著提升了处理器的可靠性与功能性，同时保持高性能表现。
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编辑｜张毅
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