量子计算机的故障排除以及如何模拟量子比特系统

据说，仅 70 个量子比特（通常是处于激发态的单个原子）就足以超越目前的高性能计算机。例如，谷歌的 Sycamore 量子计算机据说就拥有如此少量量子比特的神奇性能。

因此，当计算能力如此之高时，要模拟其中的过程似乎几乎是不可能的，这也就不足为奇了。然而，我们迫切需要更好地了解它是如何工作的。其中，目前的错误率极高。在谷歌早期的一次实验中，错误率高达 99.7%。

因此，改进的空间还很大，只是由于缺乏模拟，改进的可能性有限。不过，加利福尼亚理工学院的一个研究小组现在已经能够模拟出一个可以使用 60 个比特的系统。据这项研究的作者说，以前的极限大约是 38 个比特，该研究刚刚发表在《自然》杂志上。.

量子计算机之所以如此难以实现，并成为如此有前途的工具，首先要归功于系统的量子纠缠。

量子比特不能独立工作，也就是说，它不能像比特一样只有 0 或 1 的状态。在量子纠缠的情况下，两个量子比特可以说是一起工作的，并再次被赋予 0 或 1 的状态。混合状态也是可以想象的。

令人着迷的原因

除了 60 个单独的量子比特，还有 1800 对不同的量子比特也能存储信息。如果再增加三个相连的量子比特，则又有 34,000 种可能性。

因此，量子计算机几乎可以随意扩展其现有的 60 个电路系统。或者正如《蒙娜丽莎》的形象所表达的那样：经典计算机可以用一支画笔在一个厚度上作画。而量子计算机则可以自由选择，但会变得不精确，会有点颤抖--这是一个很好的比喻。

颤抖是最大的问题，因为量子纠缠越强，整个系统就越容易出错。举例来说，如果一个量子比特的识别准确率可以达到 90%，那么五个纠缠的量子比特的识别准确率就只有 40%，而对于量子计算机的实际特征而言，识别准确率会迅速趋近于零。

事实上，能够模拟出这种数量可控的量子比特组合，要归功于一个小技巧。在模拟过程中，纠缠的可能性受到了限制。这至少让你了解了系统的能力，并能看到系统的局部。

我们的目标是 "仅 "获得 91% 的错误结果。要实现这一目标，一个量子比特的正确读取概率必须达到 96%。如果不涉及量子计算机中的受激原子，这听起来是可行的。

在视频中，加州理工学院的多位研究人员试图解释量子纠缠。此外，还有非常有趣的内容！