華威大學研究人員開發出計算機程式，可發現量子計算機中的“洩漏”
當量子計算機中的資訊進入不理想的狀態時，如果有一種計算機程式能夠及時發現這種“洩漏”，便可使使用者無需任何技術知識也能夠檢測量子計算機的可靠性。近日，華威大學物理系的研究人員開發出了一個量子計算機程式來檢測量子計算機的“洩漏”，即需要處理的資訊從0和1的狀態中逃逸出來。
該研究團隊的方法以一篇論文的形式於3月19日發表在《物理評論A》，論文包括該程式在一臺可公開訪問的機器上應用的實驗資料，這些資料表明不理想的狀態會影響某些計算能力。
量子計算利用量子物理的特殊性質，以一種與傳統計算機完全不同的方式處理資訊。這種計算方式利用量子系統的行為模式，例如同時處於多個不同的狀態，來同時處理所有這些狀態下的資料，這使得量子計算與傳統計算相比具有巨大優勢。
量子計算機使用0和1的組合來編碼資訊，但是，編碼這些資訊的硬體有時可能在另一種狀態下編碼錯誤，這就是所謂的“洩漏”問題。即使是極微小的“洩漏”，在數百萬個硬體元件上積累之後，也可能導致計算錯誤和潛在的嚴重錯誤，從而抵消了量子計算原本所有的優勢。“洩漏”是量子計算機可能產生的一系列更廣泛錯誤的一種，它阻礙著量子計算機向商業和工業擴充套件應用。如果可以掌握量子“洩漏”的數量，工程師們將能夠搭建新系統以更好地緩解量子“洩漏”問題，程式設計師也可以更有針對性地開發新的糾錯技術。
人們對量子計算的商用越來越有興趣，都想知道如何才能確定這些機器正在做它們應該做的事情。量子計算機是由量子位構成的，但事實證明，在實際裝置中，它們有時根本不是量子位，而是三態粒子或三態粒子。這樣的問題會破壞計算操作的後續步驟。大多數量子計算硬體平臺都存在這個問題。我們需要量子計算機工程師通過改進設計儘可能減少“洩漏”，同時也需要使量子計算機使用者能夠對其進行簡單的診斷測試。如果量子計算機要開始普遍應用，那麼，使用者即時不知道量子計算機如何工作，也應該能夠在不具備任何技術知識的情況下檢查它是否在正常工作。
研究人員通過IBM可公開訪問的雲服務，使用IBM Q Experience量子裝置試驗了他們的方法。他們使用了一種名為“維度見證”的技術：通過在IBM Q平臺上反覆應用相同的操作，獲得一個結果資料集，這個資料集不能用單個量子位元來解釋，只能用一個更復雜、更高維度的量子系統來解釋。他們計算出，這個結論是偶然產生的概率小於0.05%。
傳統的計算機使用二進位制數字（0和1）在電晶體中編碼資訊，而量子計算機使用亞原子粒子或名為transmon的超導電路將資訊編碼為量子位。這意味著它同時處於0和1的疊加狀態，允許使用者同時計算相同量子位元的不同序列。隨著量子位元數量的增加，程序的數量也呈指數級增長。某些型別的問題，如（依賴於分解大整數的）程式碼破譯和化學領域的模擬複雜分子，特別適合利用這一特性。
Transmon（以及其他量子計算機硬體）可以以大量的狀態存在：0、1、2、3、4等等。理想的量子計算機只使用狀態0和1，以及它們的疊加，否則量子計算會出現錯誤。
維度見證方法能夠顯示出在傳輸電路元件中正在出現不理想的狀態，這對於任何想要研究量子機器的功能而又不想了解特定硬體細節的使用者來說，這都是一場勝利。