内容来源：量子前哨（ID：Qforepost）

文丨慕一/娴睿 排版丨沛贤

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摘要：摩根大通、美国能源部（DOE）阿贡国家实验室和 Quantinuum 的研究人员证明了量子近似优化算法（QAOA）可实现量子算法加速，该研究成果已发表在《Science》旗下的《Science Advances》期刊上，展示了在实现量子优势方面取得的重大进展。

5月29日，摩根大通、阿贡国家实验室和Quantinuum的研究人员在《Science Advances》上发表了一篇论文，论文中明确证明了量子近似优化算法（QAOA）可实现量子算法加速。

在由阿贡国家实验室领导的北极星超级计算机（ Polaris）上运行量子算法。(图片来自阿贡国家实验室）。

各国研究人员对于该算法进行了研究，其有望广泛应用于物流、电信、金融建模和材料科学等领域。

摩根大通全球技术应用研究主管马可·皮斯托亚（Marco Pistoia）说：“这项工作是为实现量子优势迈出的重要一步，为扩大生产力奠定了基础。”

该团队针对一种低成本的量子算法，探究其是否可以提供更优于经典方法的量子加速。QAOA被应用于低自相关性的二元序列问题，该问题在理解物理系统行为、信号处理和密码学方面具有重要意义。研究结果表明，如果使用该算法解决更大规模的问题，其所需时间的增长速度将低于经典求解器。

为了探索量子算法在理想的无噪声环境中的性能，摩根大通和阿贡国家实验室联合开发了一个模拟器，用来评估该算法应用于大规模问题时的性能。该模拟器搭建在北极星超级计算机上，可通过美国能源部科学办公室的用户设施--阿贡国家实验室领导的计算设施（ALCF）访问。ALCF 由美国能源部的高级科学计算研究计划提供支持。

(图片来自网络）

“大规模量子电路仿真有效地利用了位于ALCF的超级计算机北极星，”阿贡国家实验室的计算科学家Yuri Alexeev说：“这些结果展示了高性能计算如何补充和推进量子信息科学领域的发展”。阿贡国家实验室数学与计算机科学部的计算数学家Jeffrey Larson也对这项研究做出了贡献。

为了迈出实现算法加速的第一步，研究人员在 Quantinuum 的系统模型 H1 和 H2 离子阱量子计算机上演示了小规模实验。利用特定算法的错误检测，该团队将算法性能容错率增加了65%。

“我们与摩根大通的长期合作促成了值得关注的三方研究实验，阿贡国家实验室也参与其中，”Quantinuum 的创始人兼首席产品官 Ilyas Khan 说：“如果没有我们 H 系列量子计算机的算力支持，就不可能取得这样的成果。在门保真度领先其他量子计算机数年的基础上， H 系列量子计算机可以帮助执行纠错和检错的实验。”

摩根大通银行（纽约证券交易所代码：JPM）是一家总部位于美国的金融服务公司，业务遍及全球。截至 2024 年 3 月 底，摩根大通拥有 4.1 万亿美元资产和 3370 亿美元股东权益。摩根大通在全球拥有 63,000 多名技术人员，每年的技术支出达 150 亿美元，致力于改进设计、分析、开发、编码、测试和应用编程，从而创造出高质量的软件和新产品。摩根大通旗下拥有摩根大通和大通两个品牌，为美国数百万客户以及全球许多著名的企业、机构和政府客户提供服务。

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量子计算公司Quantinuum开创了功能强大的量子计算机和先进的软件解决方案。Quantinuum 的技术推动了材料发现、网络安全和新一代量子AI领域的突破。Quantinuum 拥有近 500 名员工，其中包括 370 多名科学家和工程师。

Quantinuum 最近完成了由摩根大通发起的股权融资，日本三井物产公司、安进公司和霍尼韦尔公司也参与其中，霍尼韦尔仍是公司的大股东，这使得 Quantinuum 自成立以来的融资总额达到约 6.25 亿美元。

(图片来自网络）

阿贡国家实验室领导的计算设施为科学和工程界提供超级计算能力，以促进各学科的基础发现和理解。在美国能源部（DOE）科学办公室高级科学计算研究（ASCR）计划的支持下，ALCF是美国两个致力于开放科学的能源部领导计算设施之一。

阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）通过在大量科学学科领域开展前沿的基础研究和应用研究，寻求解决国家在科学和技术方面的紧迫问题。

美国能源部科学办公室是美国物理科学基础研究的最大支持者，致力于解决当代面临的一些最紧迫的挑战。