Google公司近日详细介绍了它的两个内部研究项目，重点是使用量子计算研究量子材料，这是经典物理学无法解释的一类材料。在第一个项目中，该公司的研究人员找到了一种迄今为止更准确地模拟量子材料的方法。而在另一个项目研究中，他们开发了一种新的模拟方法，可以应用在未来的实验中。

量子材料是指范围广泛的微观物体，从石墨烯片到所谓的超冷原子，或者冷却到接近绝对零度的原子。这些物体的共同点是它们都非常小，其行为受适用于原子和亚原子尺度的量子力学规则控制，而不是受影响大型物体的经典物理力学控制。

研究人员使用模拟来研究量子材料。人们相信，通过在像Google开发的量子处理器上运行它们，可以提高量子材料模拟的质量，从而能帮助研究人员发现新的材料。然而，目前这也存在一些技术挑战。主要挑战之一是很难在量子处理器上创建准确的模拟，因为处理器容易出现计算错误。这些错误降低了模拟的准确性，进而限制了研究人员研究量子材料的能力。

在谷歌详细介绍的第一个研究项目中，这家搜索巨头的科学家发现了一种过滤计算错误的方法，从而能实现提高模拟精度。他们通过使用Google内部开发的一台量子计算机(如上图)进行微型量子线材料的模拟来测试该方法。

科学家们确定，当模拟结果可视化并编程类似于复杂条形图的图形时，他们可以清楚的区分计算错误和准确数据。该过程通过使用被称为傅里叶变换的数学运算将误差编码为在条形图中每个条形的高度。由于条高度的测量相当简单，研究人员可以轻松地发现计算错误并对其进行过滤，从而只保留准确的模拟数据。并且他们可以研究这些数据以获得有关量子材料的新看法。

谷歌的科学家表示，他们使用该方法显著提高了模拟精度。实际上他们测试该方法的模拟相当复杂，该方法模拟了一种微小的量子线材料。Google量子AI部门高级研究科学家Charles Neill和Zhang Jiang解释说：“尽管它是一个由1400多个逻辑运算组成的18个量子比特算法，但对于近期设备来说是一项重要的计算任务，我们能够实现低至1%的总误差。”

在谷歌介绍的第二个项目中，这家搜索巨头开发了一种研究电子的新方法，并把它作为量子材料模拟的一部分。该公司的科学家将量子处理器的量子比特用来“充当”电子，以模拟它们的物理特性。通过执行特定的序列计算操作，量子比特可以模拟它们所代表电子行为的变化。谷歌的科学家写道：“我们的结果提供了相互作用电子的直观图片，并用它作为超导量子比特模拟量子材料的基准。”

这两个项目为什么也很重要，因为当前的量子处理器只能执行一小部分任务，通过找到将处理器应用于更多任务的方法，在这种情况下进行的模拟，研究人员可以更接近开发出能够运行许多不同软件应用程序的通用量子计算机。（编译:Qtech）