借用高能物理和天文學(xué)教科書的一頁內(nèi)容，美國能源部勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室(Berkeley Lab)的一組物理學(xué)家和計(jì)算機(jī)科學(xué)家成功地將通用的減少錯(cuò)誤的技術(shù)應(yīng)用于量子計(jì)算領(lǐng)域并將其應(yīng)用于量子計(jì)算領(lǐng)域。

在亞原子粒子和巨型粒子探測(cè)器，遙遠(yuǎn)的星系和巨型望遠(yuǎn)鏡的世界中，科學(xué)家們學(xué)會(huì)了不確定地生活和工作。他們經(jīng)常試圖從大量其他粒子相互作用和本底“噪音”的糾纏中找出超稀有的粒子相互作用，這會(huì)使他們的狩獵更加復(fù)雜，或者試圖濾除大氣畸變和星際塵埃的影響以提高天文分辨率成像。

另外，探測(cè)器固有的問題，例如記錄所有粒子相互作用或精確測(cè)量粒子能量的能力，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)被與其連接的電子設(shè)備誤讀，因此科學(xué)家需要設(shè)計(jì)形式復(fù)雜的濾波器計(jì)算機(jī)算法，以減少誤差范圍并返回最準(zhǔn)確的結(jié)果。

噪聲和物理缺陷的問題，以及減少錯(cuò)誤發(fā)生頻率和嚴(yán)重程度的糾錯(cuò)和緩解錯(cuò)誤算法的需求，在量子計(jì)算的雛形領(lǐng)域中也很常見，一項(xiàng)研究發(fā)表在《npj Quantum》雜志上信息發(fā)現(xiàn)，似乎也有一些通用的解決方案。

伯克利實(shí)驗(yàn)室物理學(xué)家本·納赫曼(Ben Nachman)是伯克利實(shí)驗(yàn)室ATLAS小組成員，曾在歐洲核子研究中心(CERN)從事粒子物理實(shí)驗(yàn)。該研究的合著者。ATLAS是CERN的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(世界上最大，功能最強(qiáng)的對(duì)撞機(jī))的四臺(tái)巨型粒子探測(cè)器之一。

該研究的主要作者納赫曼說：“在ATLAS，我們經(jīng)常必須'展開'或校正探測(cè)器的影響。” “人們多年來一直在開發(fā)這種技術(shù)。”

在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的實(shí)驗(yàn)中，稱為質(zhì)子的粒子以每秒約10億次的速度碰撞。為了應(yīng)對(duì)這種令人難以置信的繁忙，“嘈雜”的環(huán)境以及與能量分辨率和與探測(cè)器相關(guān)的其他因素相關(guān)的內(nèi)在問題，物理學(xué)家使用糾錯(cuò)“展開”技術(shù)和其他過濾器將這種顆粒混雜降到最有用，最準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

納赫曼說：“我們意識(shí)到當(dāng)前的量子計(jì)算機(jī)也非常嘈雜，”因此，找到一種減少這種噪聲并最大程度地減少錯(cuò)誤(減輕錯(cuò)誤)的方法，是推進(jìn)量子計(jì)算的關(guān)鍵。他指出：“一種錯(cuò)誤與您的實(shí)際操作有關(guān)，而一種錯(cuò)誤與讀取量子計(jì)算機(jī)的狀態(tài)有關(guān)。” –第一種錯(cuò)誤稱為門錯(cuò)誤，第二種錯(cuò)誤稱為讀出錯(cuò)誤。

最新研究集中在一種減少讀數(shù)錯(cuò)誤的技術(shù)上，該技術(shù)被稱為“迭代貝葉斯展開”(IBU)，這是高能物理學(xué)界所熟悉的。該研究將這種方法與其他糾錯(cuò)和緩解技術(shù)的有效性進(jìn)行了比較。IBU方法基于貝葉斯定理，當(dāng)存在與此事件相關(guān)的其他條件時(shí)，該方法提供了一種數(shù)學(xué)方法來查找事件發(fā)生的可能性。

Nachman指出，該技術(shù)可以應(yīng)用于經(jīng)典計(jì)算機(jī)的量子模擬，這種計(jì)算機(jī)被稱為基于通用門的量子計(jì)算機(jī)。