中新網(wǎng)北京10月23日電 (記者 孫自法)國際知名學(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“逆轉(zhuǎn)時間”探測量子動態(tài)的研究提出，通過逆轉(zhuǎn)信息置亂的方式操控量子回路，或能探測量子計算機的特性并提升其性能。

這項研究由谷歌量子AI與合作者團隊完成，他們在論文中報告了在超導(dǎo)量子處理器中測量非時序關(guān)聯(lián)子(OTOC)的量，OTOC可作為理解量子計算機的工具，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)典計算機性能的可驗證演示。

本項研究成果相關(guān)示意圖(圖片來自論文)。施普林格·自然 供圖

論文作者團隊介紹，量子計算長期以來的目標(biāo)，是打造性能足以實現(xiàn)量子優(yōu)勢的量子計算機，在特定和理想的實用任務(wù)中超越經(jīng)典計算機。要實現(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；其中一個問題是探測系統(tǒng)中眾多組件的量子動力學(xué)，以區(qū)分真實量子效應(yīng)和經(jīng)典噪聲。

他們指出，這些系統(tǒng)可能難以研究，因為相互作用要素的行為不可預(yù)測且難以經(jīng)時追蹤，尤其是僅于特定時刻測量部分元件時。一個可能的解決方案涉及時間反演：擾動系統(tǒng)后，讓擾動向外擴散，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。

在本項研究中，谷歌量子AI與合作者團隊在一個超導(dǎo)量子處理器中，使用時間反演方案測量了高階OTOC。他們發(fā)現(xiàn)，實驗可觀察量在足夠長的時間尺度下對真量子效應(yīng)保持敏感，足以在傳播與反演動態(tài)過程中采樣處理器的很大部分。

同時，通過測量OTOC可揭示經(jīng)典計算無法獲取的量子系統(tǒng)微觀特性，研究團隊認(rèn)為，這提升了未來使用此類多粒子測量實現(xiàn)穩(wěn)健量子優(yōu)勢演示(如核磁共振)的可能性。

論文作者團隊總結(jié)表示，本項研究演示中使用的回路屬于簡化模型，但其表明該方案可應(yīng)用于真實物理系統(tǒng)。(完)