一种测量量子计算机性能的新基准测试方法发布

量子计算机和体育冠军有什么共同点？两者都引起了许多星探的注意。最近在《自然物理学》发表的镜像电路方法比传统测试更快、更准确，将有助于科学家开发出最有可能导致世界上第一台实用量子计算机的技术，大大加速医学、化学、物理、农业和国家安全的研究。

量子计算机是实验机器，可以比超级计算机更快地执行某些任务。就像年轻的运动员一样，他们也在不断被评估，因为他们有一天可能会成为改变比赛规则的技术。现在，“科学家侦察兵”有了他们的第一个工具来对一项前瞻性技术执行现实任务的能力进行排名，并揭示其真正的潜力和局限性。美国桑迪亚国家实验室设计的新基准测试可以预测量子处理器运行特定程序而不出错的可能性。

以前，量子计算领域的标准做法是只使用随机和无序的程序来衡量性能。然而，新的研究表明，传统的基准测试低估了许多量子计算错误。这可能会导致对量子机器的力量或有用性的不切实际的期望。根据本文，镜像电路提供了一种更精确的测试方法。镜像电路是一种计算机程序，它执行一系列计算，然后将它们反转。

新的测试方法也可以节省时间，这将有助于研究人员评估越来越复杂的机器。大多数基准测试通过在量子机器和传统计算机上运行相同的指令集来检查错误。如果没有错误，结果应该匹配。

因为量子计算机执行某些计算的速度比传统计算机快得多，研究人员可能要花很长时间等待传统计算机完成它们。然而，对于镜像电路，输出应该始终与输入相同，或者进行一些有意的校正。因此，科学家不用等待，可以立即检查量子计算机的结果。

桑迪亚量子性能实验室的计算机科学家蒂莫西普罗克特发现，随机测试忽略或低估了误差的复合效应。当错误加剧时，它会随着程序的运行而变得更糟，就像运动员在错误的路线上，随着比赛的进行，离他应该去的地方越来越远。

通过模拟功能程序，研究人员发现最终结果往往比随机测试更不一样。Proctor说：“我们的基准测试表明，量子计算机在结构化程序中的性能可变性比以前已知的要大得多。”

镜像电路方法也让科学家对如何改进目前的量子计算机有了更深入的了解。Proctor说：“通过将我们的方法应用于当前的量子计算机，我们可以了解到这些特定设备所遭受的许多错误。——因为不同类型的错误对不同的程序有不同的影响。这是首次在多量子位处理器中观察到这些效应。我们的方法是第一个大规模探索这些误差影响的工具。”