利用 IBM 量子计算机…通过误差缓解突破“噪声极限”
延世大学一名本科生利用量子计算机发表了国际学术论文，提出了现世代量子计算机的实际应用可能性。其核心在于通过实验证明，即使在噪声较大的环境下，也能对大规模量子系统进行模拟。
延世大学于23日表示，物理学系四年级学生 Choi Seokwon 利用校内 IBM 量子计算机完成的研究成果，已发表在国际学术期刊《Physica Scripta》上。该研究于2025年6月以预印本（arXiv）形式公开，之后经过期刊审稿，于今年1月最终刊登。本次研究是与美国布鲁克海文国家实验室博士 Yoo Gwangmin、堪萨斯大学博士 Talal Ahmed Chowdhury 开展的国际联合研究。
量子淬火动力学示意图。初始时刻（t=0）对量子系统施加变化（淬火）后，随着时间推移，系统状态发生改变，在此过程中粒子间的纠缠逐渐增强。下方图像展示了纠缠熵随时间先增加后达到某一稳定水平的演化过程。研究团队供图
View original image尤其值得关注的是，本研究利用了部署在延世大学的127量子比特 IBM 量子计算系统，由一名本科生与海外研究团队合作发表国际论文，具有代表性。
“克服噪声”……提出百量子比特级模拟的可能性
研究团队为解决被视为量子计算机最大限制的“噪声问题”，将多种误差缓解（Quantum Error Mitigation）技术相结合。通过这一方式，在真实量子计算机上实现了复杂的量子多体模型“海森堡 XXZ 自旋链”，并对其随时间演化的状态变化进行了模拟。
结果表明，较传统方法相比，“自缓解（Self-Mitigation）”技术能够保持更加稳定的精度。团队在包含3000个以上量子门的大规模量子电路中也确保了计算精度，并给出了最多可扩展至约84～104量子比特水平的模拟结果。
若在经典计算机上实现同等规模的模拟，所需计算量几乎难以实现，因此该成果被评价为展示了量子计算机在实际科学研究中得到应用的可能性。
研究团队合影。从左起为延世大学物理学系本科生 Choi Seokwon、教授 Yoo Huidong、堪萨斯大学 Talal Ahmed Chowdhury 博士、布鲁克海文国家实验室 Yoo Gwangmin 博士。延世大学供图
View original image此外，研究团队还在真实量子计算机上实现了测量表征量子系统复杂度的“纠缠熵”的方法，并确认实验结果与理论值相符。
此次研究的意义在于，证明即便在尚未具备完备纠错技术的现世代 NISQ（噪声中等规模量子）环境中，只要应用适当的误差缓解技术，也能够处理真实的物理问题。
Choi Seokwon 表示：“即使在存在噪声的当前量子计算机上，只要采用合适的方法，也可以开展大规模量子系统研究”，并称“今后量子计算机将在解决复杂物理问题方面发挥重要作用”。
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