（文章來源：科技報告與資訊）
量子電路是量子計算機的組成部分，它使用量子力學效應來執(zhí)行任務。它們比當今電子設備中的經典電路更快、更準確。但是，實際上，沒有量子電路是完全無誤差的。最大化量子電路的效率引起了世界各地科學家的極大興趣。

印度科學研究所（IISc）的研究人員使用數學方法模擬解決了這個問題。他們設計了一種算法來明確計算所需的資源數量，并對其進行優(yōu)化以獲得最大效率。IISc高能物理中心副教授安寧達·辛哈（Aninda Sinha）說，“我們能夠[從理論上]構建最高效的電路，并減少巨大因素所需的資源。”在Physical Review Letters上發(fā)表的論文中研究人員認為這是量子電路可以達到的最大效率。

在各個領域，尤其是量子計算中，優(yōu)化量子電路效率非常有用。量子計算機不僅會比傳統(tǒng)計算機提供更快、更準確的結果，而且它們也將更加安全-它們不會被黑客入侵，這對于防止數字銀行欺詐、安全漏洞和數據盜竊非常有用。它們還可以用于解決復雜的任務，例如優(yōu)化運輸問題和模擬金融市場。

經典電路由通用邏輯門（例如NAND和NOR門）組成，每個邏輯門都對輸入執(zhí)行預定義的操作以產生輸出。類似地，存在用于制造量子電路的通用量子門。實際上，門的效率不是100％；每個門的輸出始終存在一個誤差，并且該誤差無法消除，只是不斷地增加。最有效的電路不能使輸出誤差最小，而是將獲得相同輸出所需的資源最小化。因此問題歸結為：給定凈誤差容限，構建量子電路所需的最小門數是多少？

2006年，由昆士蘭大學前任教師邁克爾·尼爾森（Michael Nielsen）領導的一項研究表明，計算達到最大效率的門的數量等同于尋找兩點之間的最短距離，在某些數學空間也就是體積V。2016年的另一項研究認為，該數字應隨V直接變化。Sinha說：“我們重復了尼爾森的最初研究，結果證明門數并不是隨著V變化，而是隨V 的平方變化。” 他和他的團隊概括了該研究的假設，并進行了一些修改以解決優(yōu)化問題。他說：“我們的計算表明，最小門的數量確實隨體積而變化。”

令人驚訝的是，他們的研究結果似乎也將效率優(yōu)化問題與弦論聯系起來，弦論是一個著名的想法，試圖結合重力和量子物理學來解釋宇宙是如何工作的。辛哈（Sinha）和他的團隊認為，這種聯系有助于科學家解釋涉及重力的理論。他們還在開發(fā)描述量子電路集合的方法，以計算某些實驗量，而這些實驗量在理論上無法使用現有方法進行模擬。
（責任編輯：fqj）