【大纪元2023年06月30日讯】（大纪元记者林达编译报导）对于材料科学、物理学等领域的研究人员来说，量子计算机的一项新发展极具前景，或者说，量子计算机向应用领域迈出了关键一步。
6月14日，IBM在《自然》（Nature）杂志上发表了一项研究结果，展示了使用100多个量子比特的量子计算机与经典超级计算机对抗的方法——以模拟物理学的方式让两台电脑相互竞争。
“量子计算的最终目标之一是模拟经典计算机从未有效模拟过的各种物质材料，”IBM在一份新闻稿中说。“能够对这些进行建模是迈向应用领域的关键一步，例如设计更高效的肥料、制造更好的电池和开发新药。”
量子计算机可以同时将信息表示为0 、1、或0和1的叠加态。人们预计它在解决某些问题上（例如优化、搜索未排序的数据库和模拟自然界）将比经典计算机更为有效。但是制造一台有用的量子计算机一直很困难，部分原因是量子比特（Qubit）的微妙特性。这些量子比特对噪音或周围环境的干扰非常敏感，这会在计算中产生错误。随着量子处理器变得越来越大，这些小的误差会累积起来。
解决错误的一种方法是构建能容错的量子计算机。另一种方法是通过减轻、纠正或抵销错误等方式来处理它。
在新发表的研究实验中，IBM研究人员使用127个量子比特的Eagle量子处理器对材料的自旋动力学进行建模，以预测其对磁场的响应等特性。在这个模拟中，他们能够产生强大的量子纠缠态，即另被模拟的原子彼此相互关联。通过使用一种称为零噪音外推法的技术，该团队能够分离噪音，并最终得到真正的答案。为了确认从量子计算机得到的答案是可靠的，加州大学伯克利分校（UC Berkeley）的另一个科学家团队在一组经典计算机上进行了相同的模拟，并得到了相同的答案。
然而，经典计算机在处理这些类型的问题时有一个上限，尤其是当被模型系统变得更加复杂时。尽管IBM的量子处理器距离量子霸权（Quantum Supremacy）还有很长的路要走，到那时它就能够可靠地胜过传统计算机去完成相同的任务。然而，在有噪音干扰的情况下也能提供有用的答案是一项了不起的成就。
IBM Research高级副总裁兼主管达里奥·吉尔（Darío Gil）在新闻稿中表示：“这是我们第一次看到量子计算机准确地模拟自然界中的物理系统，超越了经典计算机。”“对我们来说，这是证明当今量子计算机是强大科学工具的里程碑，可以用来解决经典计算机解决不了的难题，这标志着我们正在步入一个量子计算应用的新时代。”◇
责任编辑：叶紫微
