将粒子物理学方法应用于量子计算

借用高能物理和天文学教科书的一页内容，美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)的一组物理学家和计算机科学家成功地将通用的减少错误的技术应用于量子计算领域并将其应用于量子计算领域。

在亚原子粒子和巨型粒子探测器，遥远的星系和巨型望远镜的世界中，科学家们学会了不确定地生活和工作。他们经常试图从大量其他粒子相互作用和本底“噪音”的纠缠中找出超稀有的粒子相互作用，这会使他们的狩猎更加复杂，或者试图滤除大气畸变和星际尘埃的影响以提高天文分辨率成像。

另外，探测器固有的问题，例如记录所有粒子相互作用或精确测量粒子能量的能力，可能导致数据被与其连接的电子设备误读，因此科学家需要设计形式复杂的滤波器计算机算法，以减少误差范围并返回最准确的结果。

噪声和物理缺陷的问题，以及减少错误发生频率和严重程度的纠错和缓解错误算法的需求，在量子计算的雏形领域中也很常见，一项研究发表在《npj Quantum》杂志上信息发现，似乎也有一些通用的解决方案。

伯克利实验室物理学家本·纳赫曼(Ben Nachman)是伯克利实验室ATLAS小组成员，曾在欧洲核子研究中心(CERN)从事粒子物理实验。该研究的合著者。ATLAS是CERN的大型强子对撞机(世界上最大，功能最强的对撞机)的四台巨型粒子探测器之一。

该研究的主要作者纳赫曼说：“在ATLAS，我们经常必须'展开'或校正探测器的影响。” “人们多年来一直在开发这种技术。”

在大型强子对撞机的实验中，称为质子的粒子以每秒约10亿次的速度碰撞。为了应对这种令人难以置信的繁忙，“嘈杂”的环境以及与能量分辨率和与探测器相关的其他因素相关的内在问题，物理学家使用纠错“展开”技术和其他过滤器将这种颗粒混杂降到最有用，最准确数据。

纳赫曼说：“我们意识到当前的量子计算机也非常嘈杂，”因此，找到一种减少这种噪声并最大程度地减少错误(减轻错误)的方法，是推进量子计算的关键。他指出：“一种错误与您的实际操作有关，而一种错误与读取量子计算机的状态有关。” –第一种错误称为门错误，第二种错误称为读出错误。

最新研究集中在一种减少读数错误的技术上，该技术被称为“迭代贝叶斯展开”(IBU)，这是高能物理学界所熟悉的。该研究将这种方法与其他纠错和缓解技术的有效性进行了比较。IBU方法基于贝叶斯定理，当存在与此事件相关的其他条件时，该方法提供了一种数学方法来查找事件发生的可能性。

Nachman指出，该技术可以应用于经典计算机的量子模拟，这种计算机被称为基于通用门的量子计算机。