量子计算机需要经典计算才能真正有用

使量子计算机真正有用的一个重要因素可能是传统计算机。这是本月研究人员聚集的信息，它解释了经典计算机对于控制量子计算机、解码其计算结果，甚至开发未来制造量子计算机的新技术至关重要。

量子计算机由量子比特制成，量子比特可能以极冷的原子或微小的超导电路的形式出现。量子计算机拥有的量子位越多，计算能力就越强 它得到了。

但量子位很脆弱，因此必须仔细校准、监测和控制它们。否则，它们可能会给量子计算机上运行的计算带来错误，或者使这些设备效率低下。为了控制量子位，研究人员转向经典计算技术——他们在 AQC25 会议上讨论了这些技术 11 月 14 日，马萨诸塞州波士顿。

由量子机器组织AQC25 是一家为多种不同类型的量子位制造控制器的公司，会议聚集了 150 多名研究人员，其中包括量子计算教授和人工智能初创公司首席执行官。他们在数十场演讲中详细阐述了传统计算作为量子计算未来的支持技术（有时甚至是限制因素）的作用。

根据肖恩·考德威尔的说法Nvidia 的科学家预计，只有得到千万亿级（petascale）经典计算基础设施的支持（目前世界上最强大的传统超级计算机的运行规模），才能实现解决有用问题的容错量子计算机。虽然 Nvidia 并不生产自己的量子计算硬件，但该公司最近推出了一种用于连接量子计算处理器 (QPU) 与传统 GPU（机器学习和高性能科学计算中常用的专用计算机组件）的系统。

即使量子计算机高效运行，其输出也以其量子位的一组量子属性的形式出现。这些必须被解码成更传统的格式才能变得有用——同样需要经典的计算设备。

普亚·罗纳 温哥华初创公司 1Qbit 谈到了这种解码，以及这意味着容错量子计算机的速度将由其经典组件（例如控制器和解码器）的运行速度决定。换句话说，由高度专业化的量子硬件制成的昂贵机器是否必须运行几天或几个小时才能解决计算问题可能取决于其非量子部分。

在另一场演讲中，本杰明·林哈德 (Benjamin Lienhard) 德国瓦尔特-迈斯纳低温研究所的研究人员讨论了如何使用传统机器学习算法更有效地读取超导量子位的量子态。同样，马克·萨夫曼 威斯康星大学麦迪逊分校报告了使用经典神经网络 改善由极冷原子制成的量子位的读数。无论他们研究哪种类型的量子位，研究人员都一致认为非量子设备将帮助这些量子位变得有用。

IBM 的布莱克·约翰逊 介绍了他的团队正在开发的经典计算解码器的细节，该解码器是到 2029 年建造量子超级计算机计划的一部分。该超级计算机将使用非传统的纠错方案，而高效解码是其最大的挑战之一。

“随着时间的推移，我们发现更经典的 [computing] 我们离 QPU 越近，就越能将系统的综合性能推向新的极限。”Yonathan Cohen 说道 在量子机器。

传统计算机甚至可以在评估未来量子计算机的行为及其构建方式方面发挥作用。例如，伊扎尔奖章 一家名为 Quantum Elements 的初创公司表示，该公司的人工智能驱动的量子计算机虚拟版本（或“数字双胞胎”）可以为实际的硬件设计提供信息。

量子扩展联盟，由 2025 年诺贝尔奖获得者约翰·马蒂尼斯 (John Martinis) 共同领导，也派代表出席了会议。它体现了量子和经典协同工作的重要性。该联盟将量子位构建者、惠普企业等传统计算公司和软件公司新思科技等材料模拟专家联系在一起。

会议的共识观点很明确：量子计算的未来正在迅速临近，但这在一定程度上要归功于那些在古典世界中坚定地工作过职业生涯的专家。