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《自然》雜志發(fā)表的一項(xiàng)研究，報告了科學(xué)家通過“時間反演”方案來探測量子動態(tài)的新進(jìn)展。谷歌“量子AI”團(tuán)隊(duì)與其合作者稱，他們通過逆轉(zhuǎn)信息置亂的方式操控量子回路，可以探測量子計(jì)算機(jī)的特性并提升其性能。
量子計(jì)算長期以來的目標(biāo)，就是打造性能足以實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)勢的量子計(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克服缺陷來解決一系列難題。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(shí)量子效應(yīng)和經(jīng)典噪聲。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)測且難以追蹤，尤其是僅在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”，即擾動系統(tǒng)后，讓擾動向外擴(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。
此次，研究團(tuán)隊(duì)在一個超導(dǎo)量子處理器中，使用“時間反演”方案，測量了高階非時序關(guān)聯(lián)子（OTOC）。OTOC是量子物理中表征系統(tǒng)混沌行為的核心工具，也是研究量子信息如何在多粒子量子系統(tǒng)中傳播的工具。他們發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)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。
研究團(tuán)隊(duì)說，通過測量OTOC可揭示經(jīng)典計(jì)算無法獲取的量子系統(tǒng)微觀特性，他們認(rèn)為，這提升了未來使用此類多粒子測量實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健量子優(yōu)勢演示（如核磁共振）的可能性。團(tuán)隊(duì)同時提出，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(shí)物理系統(tǒng)。
來源：科技日報
