今天設(shè)想的大型糾錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)可能還有數(shù)十年的路程，但是專(zhuān)家們正在努力想出使用現(xiàn)有的和近期的量子處理器來(lái)解決有用問(wèn)題的方法，盡管存在由于錯(cuò)誤或“噪聲”造成的限制。

設(shè)想的關(guān)鍵用途是模擬分子性質(zhì)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這可以導(dǎo)致材料改進(jìn)和藥物發(fā)現(xiàn)方面的進(jìn)步。但是，嘈雜的計(jì)算不會(huì)使結(jié)果混淆。

現(xiàn)在，弗吉尼亞理工大學(xué)的化學(xué)和物理學(xué)研究人員團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出了一種算法，可以更有效地計(jì)算嘈雜的量子計(jì)算機(jī)上分子的性質(zhì)，從而提高了量子模擬的效率。弗吉尼亞理工大學(xué)理學(xué)院的教員埃德·巴恩斯，索菲亞·埃科諾穆和尼克·梅霍爾最近在《自然通訊》上發(fā)表了一篇論文，詳細(xì)介紹了這一進(jìn)展。

預(yù)計(jì)量子計(jì)算機(jī)將能夠比當(dāng)今使用的“經(jīng)典”計(jì)算機(jī)更有效地執(zhí)行某些類(lèi)型的計(jì)算。它們與經(jīng)典計(jì)算機(jī)類(lèi)似，但是，它們通過(guò)將邏輯門(mén)序列(在本例中為“量子門(mén)”，一起形成量子電路)應(yīng)用于信息位來(lái)運(yùn)行算法。對(duì)于當(dāng)今嘈雜的量子計(jì)算機(jī)而言，問(wèn)題在于，電路中會(huì)積聚大量噪聲，從而使計(jì)算質(zhì)量下降并導(dǎo)致隨后的任何計(jì)算都不準(zhǔn)確。科學(xué)家在設(shè)計(jì)更短，更精確的電路時(shí)遇到了困難。

弗吉尼亞理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)通過(guò)開(kāi)發(fā)一種以迭代方式擴(kuò)展電路的方法來(lái)解決此問(wèn)題。化學(xué)系助理教授Mayhall說(shuō)：“我們從最小的電路開(kāi)始，然后隨著邏輯門(mén)的短路而增加邏輯門(mén)，直到計(jì)算機(jī)找到解決方案為止，然后對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展。”

該算法的第二個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是Barnes，Economou和Mayhall將其設(shè)計(jì)為根據(jù)要模擬的分子系統(tǒng)進(jìn)行自我調(diào)整。不同的分子將決定他們自己的電路，并為它們量身定制。

弗吉尼亞理工大學(xué)化學(xué)與物理系(Barnes，Economou和Mayhall)與這兩個(gè)系的研究生和博士后團(tuán)隊(duì)之間的跨學(xué)科合作已獲得美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和美國(guó)能源部的撥款，總額超過(guò)2.8美元百萬(wàn)。

弗吉尼亞理工大學(xué)和IBM最近建立了合作關(guān)系，使研究人員可以使用IBM的量子計(jì)算硬件。物理系副教授Economou說(shuō)：“我們弗吉尼亞理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)為我們的下一步工作感到非常興奮，其中包括在IBM處理器上實(shí)現(xiàn)我們的算法。”