英國華威大學(University of Warwick)的研究人員Samuele Ferracin、Theodoros Kapourniotis與Animesh Datta開發了一種通訊協定(protocol),能讓量子電腦控制對於困難問題的回應;換句話說,這種方法能將量子電腦輸出的雜訊(noise)效應量化。雜訊是一種影響量子機器硬體狀態的變量,但使用者無法控制,就像是溫度波動(temperature fluctuations);這種變量可能會影響任何一種系統的準確度。

這種方法能判斷機器是否正確運作,讓開發者得以改善其性能──這是建立未來量子運算實用性的關鍵第一步。華威大學物理系的Animesh Datta博士表示:「量子電腦要做到兩件事才能有用,首先是能解決困難問題,其次是能正確地解決困難問題,但我覺得後者不那麼受重視。如果量子電腦沒有正確解答問題,我們也無從發現,因此我們的論文是要提供一種方法,判定量子運算的結果有多接近正確答案。」

還有一種替代方案是以量子電腦執行一系列已知的運算,然後能藉此建立運算結果的準確度。根據這種方法,研究人員能定義出一個統計極限,判斷量子電腦對於我們想解開的困難問題(及目標計算)之答案,距離準確結果有多遠。這個程序與程式設計師用來檢查大型軟體程式在一般電腦中之狀態的方法很類似,有一些小功能可產出被稱為先驗(priori)的結果;如果軟體程式能正確回應這些先驗,就可以確定整個軟體程式是正確的。

華威大學論文的領銜作者Samuele Ferracin表示:「我們花了幾年的時間思考檢查量子電腦答案的新方法,並提出給實驗專家。第一種方法證明太依賴現有的量子電腦,這些電腦只能執行『小型』運算以及有限制的任務;而我們最新成功開發的方法,能適合現有的量子電腦並能涵蓋其主要的限制。我們現在正與實驗專家合作,了解如何能將這種方法運用在真正的機器中。」

量子電腦是利用量子物理的特性,與目前的數位技術是完全不同的原理。利用量子系統的行為,其基礎的處理形式能同時間讓資料在所有狀態下被分析,使其具備超越典型運算的巨大優勢。例如程式碼違反以及化學領域的某種類型問題,特別適合利用這種特性。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: How Can We Trust the Accuracy of a Quantum Computer?,by M. Di Paolo Emilio)