Pasqal首次利用中性原子量子计算机演示逻辑比特在求解微分方程方面要强于物理比特

技术研究 QuantumWire 2026-05-23 13:42
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2026年5月21日——Pasqal Holding SAS(“Pasqal”)今日宣布了一项新的研究成果,展示了一种更先进的量子计算方法,能够在实际问题上取得显著更佳的效果。该公司首次证明,在真实硬件上求解微分方程时,“逻辑量子比特”——一种旨在减少错误的方法——其性能优于标准量子计算技术。Pasqal近期宣布计划通过与Bleichroeder Acquisition Corp. II的业务合并上市。

在这项发表于arXiv的研究中,Pasqal利用其量子处理器求解微分方程。这类问题支撑着从能源系统、材料科学到金融建模等众多现实世界的应用,因其求解难度极高而闻名,常被用作先进计算系统的基准测试。

结果显示,Pasqal的逻辑量子比特方法得出的答案比传统方法更精确,平均性能提升超过50%,在某些具有挑战性的问题上甚至提升了十倍之多。值得注意的是,这种提升是在逻辑量子比特方法更为复杂的情况下实现的,凸显了其实用价值。

Pasqal首席技术官Loïc Henriet表示:“这项工作表明,逻辑量子比特不仅在理论上更优,它们在实际计算任务中已经表现得更好。更重要的是,通过运行一个完整的应用程序而非孤立的子程序,我们能够精确识别出对于这类问题而言哪些错误源最为关键。这种理解将指导下一阶段的硬件开发。”

应对量子计算的基础性挑战

长期以来,量子计算机一直有望解决经典系统无法企及的问题,但其进展受到计算过程中累积错误的限制。

Pasqal的研究提供了清晰的现实世界证据,证明逻辑量子比特能够克服这一挑战。通过将多个物理量子比特组织成更稳定的单元,逻辑量子比特能够在错误影响结果之前更好地检测和过滤掉它们。

在此之前,逻辑编码的性能优势主要是在基本操作(如纠缠态制备、算法子程序)上得到验证,而非完整的、应用级的计算任务。这项研究填补了这一空白。

研究团队在Pasqal的中性原子处理器(其门保真度已达到99.4%)上运行,实现了量子核算法,分别在物理量子比特和逻辑量子比特层面求解微分方程,然后在1000个方程上系统地比较了结果。

逻辑量子比特的平均性能比物理量子比特高出50%以上,在一个具有代表性的非线性问题上性能高出10倍。逻辑实现使用了更复杂的电路,却仍然产生了更精确的结果。

从模拟到容错:一项深思熟虑的研究推进

Pasqal在模拟量子计算领域已取得一系列成果,其应用涵盖优化、模拟和机器学习等多个行业。向逻辑量子比特计算的扩展反映了一种深思熟虑的研究推进路径:一旦底层硬件性能(目前结合门保真度达到99.4%)达到可实现应用级结果的水平,团队便着手推进这一方向。

本研究所解决的微分方程问题,支配着众多行业中复杂系统的行为。在航空航天领域,它们用于模拟结构载荷和流体动力学;在能源领域,用于热传递和电网稳定性;在药物开发领域,用于反应动力学和分子行为;在金融领域,用于风险和波动性建模。利用量子处理器(作为混合量子-经典工作流中的加速器)以更高精度解决这些问题的能力,代表着向大规模量子实用性迈出的具体一步。

Pasqal的研究计划将这项工作扩展到材料、金融和能源等更多应用领域。近期优先事项包括提升门性能、增加逻辑量子比特数量,以及推进错误检测和纠正能力。改善这些问题的解决方式,有望释放新的效率、带来更好的预测并加速创新。

Henriet 表示:“令我们惊讶的是,我们的逻辑量子比特竟然天然地抵抗那些使微分方程求解变得更加困难的噪声类型。我们得到了比最初预期更好的结果。这就是运行完整应用程序之所以重要的原因:你能发现单独测试单个构建模块时永远无法揭示的东西。这一结果是PROQCIMA计划的直接产物,该计划为这种基础性、应用驱动的研究在法国大规模开展创造了绝佳条件。”