量子计算机有望彻底改变研究人员解决复杂问题的计算方式。这些计算机旨在解决基础研究领域的重大挑战。在目前的发展阶段，量子计算对环境中的噪声和破坏性因素仍然非常敏感。这使得量子计算过程变得“嘈杂”，因为量子比特会因为不同步而丢失信息，这一过程称为退相干。

为了克服当前量子计算机的局限性，美国太平洋西北国家实验室(PNNL)的研究人员正在开发一种量子电路模拟技术，以一窥量子计算机的工作原理。

Ang Li是PNNL的计算机科学家，也是美国能源部五个国家量子信息科学研究中心中两个研究中心的研究员。他说：“当我们试图直接观察量子系统的行为时，比如量子比特，它们的量子态将会崩溃。为了解决这个问题，我们使用模拟来研究量子比特及其与环境的相互作用。”

Li与他在橡树岭国家实验室和微软的合作者合作，他们利用高性能计算来开发了一种能模拟真实量子设备执行复杂量子电路的模拟器。最近，该团队研究人员将两种不同类型的模拟方法相结合，创建出了西北量子模拟器(NWQ-Sim)以测试量子算法。

Li说：“在量子设备上测试量子算法既慢又昂贵。此外，一些算法对于当前的量子设备来说太先进了。我们的量子模拟器可以帮助我们超越现有设备的限制，并为更复杂的系统测试算法。”

来自多伦多大学和华盛顿大学的Nathan Wiebe副教授是PNNL的联任者，他正在采取另一种策略：为量子计算机编写代码。虽然目前量子设备的能力有时会让人感到沮丧，但Wiebe将这一挑战视为机遇。Wiebe和华盛顿大学的合作者开发了一种新的算法来纠正某些类型模拟中的这些错误。

Wiebe说：“嘈杂的量子电路会在计算中产生错误。计算所需的量子比特越多，就越容易出错……这项工作提供了一种更廉价且更快的量子纠错方法。它可能会使我们更接近于在近期的量子硬件上演示与量子场论相关的有用量子模拟计算示例。”（编译:Qtech）