印度科学研究所（IISc）成功发现提升量子电路效率方法

量子电路是量子计算机的组成部分，它利用量子力学来执行任务。它们比当今电子设备中的经典电路更快，更准确。但是，实际上，没有量子电路是完全没有错误的。最大化量子电路的效率引起了世界各地科学家的极大兴趣。

印度科学研究所（IISc）的研究人员现在已经使用数学模拟解决了这个问题。他们设计了一种算法来明确计算所需的计算资源数量，并对其进行优化以获得最大效率。

相关论文已发表在《物理评论快报》上。IISc高能物理中心副教授安宁达·辛哈（Aninda Sinha）说：“他们能够从理论上构建最高效的电路，并大幅减少所需资源。”

量子电路。不同的层对应不同的容错能力，底层具有最小的容错能力（authors / Physical Review Letters)

在各个领域，尤其是量子计算中，优化量子电路效率非常有用。量子计算机不仅会比传统计算机提供更快，更准确的结果，而且它们将更加安全，不会被黑客入侵，这对于防止数字银行欺诈，安全漏洞和数据盗窃非常有用。它们还可以用于解决复杂的任务，例如优化运输问题和模拟金融市场。

经典电路由通用逻辑门（例如NAND和NOR门）组成，每个逻辑门都对输入执行预定的操作以产生输出。

类似地，存在用于制造量子电路的通用量子门。实际上，门的效率不是100％；每个门的输出始终存在错误。而且该错误无法消除；Sinha的博士研究生，论文的合著者Pratik Nandy表示，它只是继续增加电路中使用的每个门。

最有效的电路不能使输出误差最小，而是将获得相同输出所需的资源最小化。“因此问题归结为：给定净误差容限，构建量子电路所需的最少门数是多少？” 南迪说。

2006年，由昆士兰大学前教职员工迈克尔·尼尔森（Michael Nielsen）领导的一项研究显示，计算门数以实现最大效率，相当于在具有体积V的某些数学空间中查找两点之间距离最短的路径。

2016年的另一项研究认为，这个数字应该与V直接变化。

Sinha说：“我们回到了尼尔森的原始工作，结果发现他的门数不会随V的变化而变化，而是随V^2的变化而变化” 。他和他的团队概括了该研究的假设，并进行了一些修改以解决优化问题。他说：“我们的计算表明，最小的门数量确实随体积而变化。”

令人惊讶的是，他们的研究结果似乎也将效率优化问题与弦论联系起来，弦论是一个著名的想法，试图结合重力和量子物理学来解释宇宙是如何工作的。辛哈（Sinha）和他的团队认为，这种联系有助于科学家解释涉及重力的理论。他们还旨在开发描述量子电路集合的方法，以计算某些实验量，而这些实验量在理论上无法使用现有方法进行模拟。

(本文由本源量子编译，内容来源IISc)