日本理化学研究所（RIKEN）的四名研究人员团队成功利用两台小型量子计算机模拟量子信息加扰，这是量子信息科学的一个关键过程。他们的成功凸显了未来量子计算机可能提供的一项极具前景的应用。

用于模拟量子信息加扰电路的离子阱量子计算机特写。图片来源：Quantinuum

尽管量子计算机仍处于早期发展阶段，但它已开始展现出实际应用。随着技术的进步，它们有望深刻地改变计算领域。

量子计算机的一个有前景的用途是模拟量子信息的扰乱，这是一个信息在整个量子系统中扩散的基本过程，从奇异金属等奇异材料到黑洞等极端环境。

当信息首次被编码到量子系统的一个区域时，它会通过不同的相互作用逐渐被稀释，直到分布到整个系统。

尽管信息仍然存在，但重建它却变得更加困难，因为它需要访问整个系统。黑洞是这一过程最极端的例子，它充当着量子信息的终极扰乱器。

用于模拟量子信息加扰电路的20量子比特离子阱量子计算机照片。图片来源：2025 Quantinuum

深入了解扰乱的工作原理对于解决量子物理学中一些最深奥的问题至关重要。

日本理化学研究所量子计算中心 (RQC) 的 Kazuhiro Seki 表示：“我们对量子信息扰乱很感兴趣，因为我们可以用它来做一些额外的计算，比如统计物理计算。”

研究量子信息扰乱的一种方法是进行模拟，量子计算机可以提供帮助，因为它们比传统计算机更适合这种模拟。

现在，Seki 和同样来自 RQC 的 Seiji Yunoki 以及两位同事使用两台具有 20 个量子比特（即比特的量子当量）的量子计算机来模拟量子信息加扰电路。

为了进行模拟，研究人员通过云端使用了最先进的量子计算机，这些计算机基于由捕获离子形成的量子比特。他们利用量子计算机进行了三次模拟，包括创建扰乱态并利用它来进行量子统计力学计算。

虽然可以使用强大的传统计算机来执行模拟，但模拟的复杂性正在接近量子计算机对于此类计算不可或缺的领域。

“我们在这项研究中只使用了 20 个量子比特来进行模拟，”Yunoki 说道。“如果我们使用超过 50 个量子比特来执行类似的计算，那么对于传统计算机来说，处理起来可能就太困难了。”

2025 年 2 月，日本理化学研究所安装了一台 20 量子比特的离子阱量子计算机。“我们希望在未来几年内对其进行升级，使其拥有大约 50 个量子比特，”Yunoki 指出。

编译自/ScitechDaily