在傳統(tǒng)計算機(jī)上運(yùn)行復(fù)雜的量子計算算法

EPFL教授Giuseppe Carleo和哥倫比亞大學(xué)一位名叫Matija Medvidović的研究生找到了一種在傳統(tǒng)計算機(jī)上執(zhí)行復(fù)雜量子計算算法的方法。通常，執(zhí)行量子軟件需要使用量子計算機(jī)。研究人員正在考慮的量子軟件被稱為量子近似優(yōu)化算法（QAOA），它被用來解決數(shù)學(xué)中的經(jīng)典優(yōu)化問題。

根據(jù)研究人員的說法，該軟件是一種從一組可能的解決方案中挑選出最佳解決方案的方法。Carleo說，人們對了解哪些問題可以由量子計算機(jī)有效解決有很大興趣，而QAOA是最有希望的候選之一。QAOA旨在幫助實(shí)現(xiàn)所謂的 "量子加速"，即預(yù)測的使用量子計算機(jī)可實(shí)現(xiàn)的處理速度提升。

QAOA是一個研究課題，在技術(shù)界得到了很大的支持。例如，在2019年，Google創(chuàng)建了Sycamore，一顆包含53個量子比特的量子處理器，并使用它來運(yùn)行一項(xiàng)任務(wù)。據(jù)估計，這項(xiàng)任務(wù)需要一臺最先進(jìn)的經(jīng)典超級計算機(jī)約1萬年才能完成，但Sycamore在200秒內(nèi)完成了這項(xiàng)任務(wù)。

這項(xiàng)新研究的研究人員希望解決該領(lǐng)域的一個公開問題。在當(dāng)前和近期的量子計算機(jī)上運(yùn)行的算法能否比經(jīng)典算法在實(shí)際任務(wù)中提供顯著的性能提升。使用傳統(tǒng)計算機(jī)，研究人員開發(fā)了一種方法，可以近似地模擬一類特殊算法的行為，稱為變量子算法。

這些算法是計算量子系統(tǒng)最低能量狀態(tài)，或 "基態(tài)"的方法。該團(tuán)隊表示，QAOA是這種類型的量子算法的一個重要例子。研究人員認(rèn)為，這類算法是在近期量子計算機(jī)中獲得量子優(yōu)勢的最有希望的候選之一。這項(xiàng)工作表明，QAOA可以在目前的計算機(jī)上運(yùn)行，現(xiàn)有量子計算機(jī)可以在經(jīng)典計算機(jī)上以良好的精度進(jìn)行模擬。