量子计算机之危：对噪声非常敏感，噪声可以迅

来自CSC-IT科学中心、阿尔托大学和奥博阿卡德的研究人员以及他们的美国波士顿大学合作伙伴，近期在量子计算领域取得了突破性进展，其研究成果被刊登在《物理评论快报》上。他们系统地揭示了噪音对量子计算过程中的深远影响。

在传统的经典计算机中，数据被编码为一系列二进制位，即0和1。在量子计算的领域中，我们引入了一种全新的计算单位——量子比特。量子比特的状态不再局限于单一的0或1，它可以处于叠加状态，即同时处于多种状态之间。这种特性使得量子计算机理论上能够解决许多传统计算机无法处理的问题，如设计新分子或材料。

量子计算机已从大学实验室的理论概念迅速转变为商业舞台上的实际应用。尽管现在可用的量子计算机在很大程度上仍然是实验性的，但它们已经被公司和机构广泛用于潜在应用，为即将到来的“量子霸权”时代做好准备。量子计算机面临的一大挑战是量子比特对噪声的极度敏感性。即使在最理想的环境下，噪声仍可能摧毁其叠加状态。即使将设备冷却到仅比绝对零度高几分之一度以减少热噪声的影响，其叠加态的寿命仍然非常短暂，通常不到一微秒。加拿大的D-Wave Systems公司生产的一种量子计算机采用量子退火原理解决某些优化问题，尽管这个过程在某种程度上对噪声很敏感，但其工作原理尚未完全理解。

来自芬兰的三个机构（CSC、阿尔托大学和阿博阿卡德米大学）的研究人员与美国波士顿大学的合作伙伴共同揭示了噪声如何影响量子计算过程。他们通过改变量子比特的属性改变时间并研究不同数量的耦合量子比特，发现了计算误差的通用原理。他们发现计算时间越长，噪声对结果的负面影响越大。这为未来的量子退火设备的诊断和最佳操作方式提供了有用的工具。一旦噪声量进一步降低，这些设备可能会成为模拟物质量子行为的重要工具。此次研究的成功代表了芬兰在量子计算领域的重要突破。随着量子计算的快速发展，CSC正在计划更多的项目来加强芬兰在这一前沿领域的实力。

这项研究不仅为我们提供了关于噪声如何影响量子计算的新见解，还为未来的量子计算设备的改进和优化提供了重要的理论基础。随着研究的深入和技术的进步，我们有理由相信，量子计算将为我们带来更多的惊喜和突破。为了跟上这一领域的发展，请关注【博科园】，我们将为您带来更多关于大美宇宙科学的精彩内容。