在量子计算中，优化量子电路效率尤为重要

（文章来源：科技报告与资讯）
量子电路是量子计算机的组成部分，它使用量子力学效应来执行任务。它们比当今电子设备中的经典电路更快、更准确。但是，实际上，没有量子电路是完全无误差的。最大化量子电路的效率引起了世界各地科学家的极大兴趣。

印度科学研究所（IISc）的研究人员使用数学方法模拟解决了这个问题。他们设计了一种算法来明确计算所需的资源数量，并对其进行优化以获得最大效率。IISc高能物理中心副教授安宁达·辛哈（Aninda Sinha）说，“我们能够[从理论上]构建最高效的电路，并减少巨大因素所需的资源。”在Physical Review Letters上发表的论文中研究人员认为这是量子电路可以达到的最大效率。

在各个领域，尤其是量子计算中，优化量子电路效率非常有用。量子计算机不仅会比传统计算机提供更快、更准确的结果，而且它们也将更加安全-它们不会被黑客入侵，这对于防止数字银行欺诈、安全漏洞和数据盗窃非常有用。它们还可以用于解决复杂的任务，例如优化运输问题和模拟金融市场。

经典电路由通用逻辑门（例如NAND和NOR门）组成，每个逻辑门都对输入执行预定义的操作以产生输出。类似地，存在用于制造量子电路的通用量子门。实际上，门的效率不是100％；每个门的输出始终存在一个误差，并且该误差无法消除，只是不断地增加。最有效的电路不能使输出误差最小，而是将获得相同输出所需的资源最小化。因此问题归结为：给定净误差容限，构建量子电路所需的最小门数是多少？

2006年，由昆士兰大学前任教师迈克尔·尼尔森（Michael Nielsen）领导的一项研究表明，计算达到最大效率的门的数量等同于寻找两点之间的最短距离，在某些数学空间也就是体积V。2016年的另一项研究认为，该数字应随V直接变化。Sinha说：“我们重复了尼尔森的最初研究，结果证明门数并不是随着V变化，而是随V 的平方变化。” 他和他的团队概括了该研究的假设，并进行了一些修改以解决优化问题。他说：“我们的计算表明，最小门的数量确实随体积而变化。”

令人惊讶的是，他们的研究结果似乎也将效率优化问题与弦论联系起来，弦论是一个著名的想法，试图结合重力和量子物理学来解释宇宙是如何工作的。辛哈（Sinha）和他的团队认为，这种联系有助于科学家解释涉及重力的理论。他们还在开发描述量子电路集合的方法，以计算某些实验量，而这些实验量在理论上无法使用现有方法进行模拟。
（责任编辑：fqj）