作者：卡尔·弗洛因德

创始人兼首席分析师， 寒武纪-人工智能研究有限责任公司

错误缓解和动态电路将至少在未来五年内开启IBM量子计算机探索的新时代。

除了新的Osprey芯片外，IBM还在年度量子峰会上宣布了两项创新，一项围绕错误缓解，另一项围绕动态电路。两者都将对量子的发展产生重大影响，以实现其比传统计算具有量子优势的目标。

错误抑制和缓解

量子计算本质上是嘈杂的，产生的错误率比传统计算机系统高出1000多亿倍，这既是由于量子信息的固有脆弱性，也是由于我们今天的控制是模拟的而不是数字的，所以我们对信号的微小波动更加敏感。从理论上讲，有三种方法可以解决这个问题：纠错、错误抑制和错误缓解。不幸的是，正如我们在经典计算机上所享受的那样，纠错对量子来说是昂贵的，因此IBM研究院目前专注于错误抑制和缓解。

最简单的方法是测量误差抑制，它实际上是“免费”的，可以提供微小的改进。对于错误缓解，有几种具有不同功效和成本的方法。零噪声外推（ZNE）可以通过缩放噪声，然后外推回零噪声限值来减少偏置。不幸的是，ZNE 的编译和执行成本可能是其 3-4 倍。最后，也是最有希望的，是概率错误消除，或PEC。PEC分析要运行的量子电路，然后定义一组模拟消除噪声效果的电路，类似于降噪耳机。

促进

IBM 对 PEC 的测量及其对错误的巨大影响。

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在量子峰会上，IBM宣布将提供一种简单的方法来测试用户对错误缓解的兴趣，有三个级别可供选择。目标是让用户针对不同级别的错误复原能力提供各种试验的反馈。

在 3 级，错误频率可以降低 1000 倍，但成本却要高一个数量级。

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动态电路

关于第二个公告：IBM现在提供动态电路，这可能会对当今量子硬件上运行什么样的问题产生巨大影响。基本上，它允许量子开发人员分析一个门的行为，然后确定下一个门应该做什么。此分析是在经典计算机上实时完成的。

动态电路有助于通过中间电路测量重塑栅极，这些测量在...[+]

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在与IBM量子杰出科学家Blake Johnson交谈时，他将其比作能够向x86处理器添加指令，例如英特尔和AMD添加的许多矩阵和矢量指令。一旦设计并包含在下一代芯片中，它们就会被编译器和专用库所采用，因此每个人都可以使用它，而无需了解底层硬件的复杂性。

IBM表示，这些可用于量子纠错、模拟、机器学习、电路编织、纠缠路由和交互式量子优势。全球 18 家 IBM Quantum Systems 现在将具备此功能，这需要能够处理中电路步骤的新控制硬件。

动态电路算法可以将结果显著提高3个数量级。

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结论

IBM继续推动全球的量子运动，量子峰会是他们的学术论文在真正的硬件和软件中达到高潮的地方。处理量子错误一直是大型系统的一大障碍，IBM希望了解对各种技术的需求。动态电路可以为量子系统打开额外的实验和用途。总之，这些进步可以成为实现量子优势的关键，比我们大多数人想象的要快得多。