一种替代的方式就是去避免量子比特产生错误， 或者消除错误带来的影响 。 这种办法被称之为错误抑制算法（error mitigation） 。 比如来自于 IBM 的研究者们就在开发新的办法——从数学上计算出一次运算中究竟有多少编码错误会产生， 从而推断出“零噪声”极限下的计算结果 。
一些研究者认为量子编码纠错是一个非常棘手的问题， 而且会阻碍量子计算各种伟大目标的实现 。 来自以色列耶路撒冷希伯来大学的数学家吉尔·卡莱（Gil Kalai）说， “创造出真正的量子编码纠错比展示量子霸权要困难得多 。 ” 并且他认为“没有编码纠错能力的计算设备是非常原始的， 而在这样的计算设备上展示量子霸权是根本不可能的 。 ”简而言之， 出错的量子计算机， 永远比不过传统计算机 。
而另外的一些研究者则相信量子编码纠错的难题最终会被攻破， 根据一位来自IBM 汤姆斯沃森研究中心的量子信息学家杰伊·加贝塔（Jay Gambetta）的说法， “我们最近在 IBM 所进行的实验展示了小型设备上的量子编码纠错的原型， 也为在更大规模的设备上长时间稳定存储量子信息打下了坚实的基础 。 ” 即使如此， 他也承认“距离一个能够使用逻辑比特位， 进行编码纠错的通用量子计算机仍然有很长的道路要走 。 ”这些进展让柴尔兹保持一个谨慎的乐观态度：“我相信我们很快就能看到优化的量子编码纠错的实验展示， 但距离真正的应用还有很远 。 ”
学会共存
目前为止， 量子计算机都很容易产生编码错误 。 问题是我们如何能够和编码错误“和谐”相处 。 在 IBM， 研究者们正在谈论近期内实现这一想法的一个可能方法——“近似量子计算” 。 也就是说去找到能够适应、容忍噪音的算法， 能够在噪音的干扰下， 仍然得到正确的答案 。
这就像是在大选中， 我们能够无视一些出错的的电子选票， 仍然得到正确的选举结果 。 “一个拥有足够大的计算能力和足够高保真度的量子计算机， 应当具备超越现有电子计算机的优势 。 尽管它不一定能完全不受噪音干扰 。 ” 加贝塔说 。
现阶段一个最有可能的容忍噪声的应用， 就是在原子层面上进行物质模拟（事实上， 这正是费曼提出量子计算的出发点） 。 对科学家们来说， 这更有价值 。
量子力学的方程给出了一种计算物质性质的途径， 例如一个药物分子稳定性和化学反应性 。 但是如果不做出诸多简化， 传统计算方法对此无能为力 。
相比之下， 柴尔兹说， 电子和原子的量子行为， “与量子计算机的计算原理更加紧密相关 。 ”所以我们能够构造一个具体分子的计算机模型 。 “包括我在内的这一领域的很多研究者都坚信量子化学和材料学将会成为这种计算设备最早的有应用价值的领域， ” 阿斯普鲁古兹克说道 。 他一直在竭力推动量子计算向这一方向发展 。
量子模拟目前正在一些比较小的量子计算机上证明着自身的价值 。 一队包括阿斯普鲁古兹克在内的研究者们正在开发一种被称之为可变量子本征求解（variational quantum eigensolver, VQE）的算法， 能够在有外界噪声干扰的情况下找到一个特定分子的最低能量态 。 当然到目前为止， 这种算法只能够处理只含有几个电子的小分子结构， 在这个大小下即便是使用传统电子计算机也能够得到准确的计算结果 。 加贝塔和同事于去年 9 月份使用 IBM 的 6 个量子位的设备去计算了诸如氢化锂、氢化彼等小分子的电子结构 。 来自瑞士苏黎世皇家理工学院的物理化学家马科斯·雷勒（Markus Reiher）说“这是在量子领域具有跨越性的工作 。 ” 加贝塔则表示：“使用 VQE 算法模拟小分子结构， 展示了近期探索性算法的可能 。 ”
推荐阅读
- 我国学者研究“多节点量子网络”取得基础性突破
- 推翻时间箭头：量子计算机或将改变时间向前流动方向
- 给纠缠态“做个CT” 让未来量子网络更安全
- 首台基于三维芯片的光量子计算系统问世
- 为什么量子通讯绝对安全？随机数是关键
- 5G通信与人工智能、计算三者将相辅相成
- 人工量子系统中量子纠缠新途径被发现
- 时间“倒流”首次在量子计算机上实现
- 新型绝缘体有望让计算机芯片更小
- 用魔幻光强技术 让原子量子比特变“乖”