中新網(wǎng)北京10月23日電 (記者 孫自法)國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》最新發(fā)表一篇量子物理論文稱，研究人員開展一項(xiàng)“逆轉(zhuǎn)時(shí)間”探測(cè)量子動(dòng)態(tài)的研究提出，通過逆轉(zhuǎn)信息置亂的方式操控量子回路，或能探測(cè)量子計(jì)算機(jī)的特性并提升其性能。

這項(xiàng)研究由谷歌量子AI與合作者團(tuán)隊(duì)完成，他們?cè)谡撐闹袌?bào)告了在超導(dǎo)量子處理器中測(cè)量非時(shí)序關(guān)聯(lián)子(OTOC)的量，OTOC可作為理解量子計(jì)算機(jī)的工具，也即一種研究量子信息如何在多粒子量子系統(tǒng)中傳播的工具，用于構(gòu)建超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)性能的可驗(yàn)證演示。

本項(xiàng)研究成果相關(guān)示意圖(圖片來自論文)。施普林格·自然 供圖

論文作者團(tuán)隊(duì)介紹，量子計(jì)算長(zhǎng)期以來的目標(biāo)，是打造性能足以實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)勢(shì)的量子計(jì)算機(jī)，在特定和理想的實(shí)用任務(wù)中超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要通過降低噪聲和缺陷克服來解決一系列的難題；其中一個(gè)問題是探測(cè)系統(tǒng)中眾多組件的量子動(dòng)力學(xué)，以區(qū)分真實(shí)量子效應(yīng)和經(jīng)典噪聲。

他們指出，這些系統(tǒng)可能難以研究，因?yàn)橄嗷プ饔靡氐男袨椴豢深A(yù)測(cè)且難以經(jīng)時(shí)追蹤，尤其是僅于特定時(shí)刻測(cè)量部分元件時(shí)。一個(gè)可能的解決方案涉及時(shí)間反演：擾動(dòng)系統(tǒng)后，讓擾動(dòng)向外擴(kuò)散，然后反演系統(tǒng)以嘗試逆轉(zhuǎn)信息置亂，從而獲得整體系統(tǒng)的信息。

在本項(xiàng)研究中，谷歌量子AI與合作者團(tuán)隊(duì)在一個(gè)超導(dǎo)量子處理器中，使用時(shí)間反演方案測(cè)量了高階OTOC。他們發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)可觀察量在足夠長(zhǎng)的時(shí)間尺度下對(duì)真量子效應(yīng)保持敏感，足以在傳播與反演動(dòng)態(tài)過程中采樣處理器的很大部分。

同時(shí)，通過測(cè)量OTOC可揭示經(jīng)典計(jì)算無法獲取的量子系統(tǒng)微觀特性，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這提升了未來使用此類多粒子測(cè)量實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健量子優(yōu)勢(shì)演示(如核磁共振)的可能性。

論文作者團(tuán)隊(duì)總結(jié)表示，本項(xiàng)研究演示中使用的回路屬于簡(jiǎn)化模型，但其表明該方案可應(yīng)用于真實(shí)物理系統(tǒng)。(完)