线叉熵中的相变。图片来源：自然 （2024）。DOI： 10.1038/s41586-024-07998-6

谷歌研究院的一个由工程师、物理学家和量子专家组成的团队发现，将噪声降低到一定水平可以使该公司的梧桐量子芯片击败运行随机电路采样 （RCS） 的经典计算机。

在他们发表在《自然》杂志上的研究中，该小组调整了他们的处理器运行条件，以将噪声干扰量降低到使其能够超越运行 RCS 的经典计算机的水平。

几十年来，计算机科学家一直在尝试构建一台真正有用的量子计算机，但他们尚未构建出一台能够兑现其最初承诺的计算机，即运行需要数百年、数千年甚至数百万年才能完成的经典超级计算机才能完成的算法。尽管如此，随着新技术的引入，我们取得了持续的进步。

研究人员开发了可以在传统超级计算机或量子计算机上运行的算法，以此来测试它们之间的能力。其中一种算法是 RCS，它基本上只生成一系列随机数。

研究人员面临的最大障碍之一是环境噪声产生的错误。这导致对纠错方法进行了大量研究，或者说，最好是从一开始就防止它们发生的方法。此类研究发现表明，环境中的背景噪声会导致错误 — 此类噪声本质上是自然噪声或环境噪声;它可能来自温度变化、磁场甚至太空辐射。

在这项新研究中，Google 的研究人员致力于降低背景噪声，其中一部分涉及在芯片运行时将他们的芯片置于接近绝对零度的腔室中。他们发现，即使是很小的噪声降低，例如从 99.4% 的无错误率降低到 99.7%，也会导致功能发生巨大变化。

他们还能够将芯片的错误率降低到足以使其在运行 RCS 时获得“量子优势”——这表明科学家们越来越接近真正有用的量子计算机的梦想。

更多信息：A. Morvan et al， Phase transitions in random circuit sampling， Nature （2024）.DOI： 10.1038/s41586-024-07998-6

期刊信息： Nature