量子计算机运算速度快得惊人，但要实现通用化还得解决数据搬运的问题。QRAM就是用来连接量子和经典设备的桥梁，让量子计算机能顺畅地读取和写入数据。3月29日，记者了解到一个好消息，浙江大学软件学院、宁波国际科创中心联合浙江大学物理学院等团队在超导量子平台上首次实现了量子随机存储器的真机运行。卢丽强研究员给大家讲了一个很生动的例子：传统的内存像一个只能一本书一本书地找的管理员，要处理一万组数据就得跑一万趟；而QRAM利用了量子叠加的特性，就像施了分身术一样，能同时精准地指向并调取多组数据。 要想把QRAM做成实用的东西，得先解决硬件噪声和电路复杂的问题。这次研究中，团队通过在高性能可编程超导量子处理器上实现“桶列”架构，成功演示了从地址加载到数据检索的整个过程。实验还证明了这个架构抗噪能力很强。团队通过对三层QRAM架构的研究，发现了错误传播的局部性特征。也就是说，错误不会到处乱跑，只会限制在特定的分支里。这样就能增强整体的抗噪能力。 想要在真实量子计算机上构建QRAM最大的挑战就是它的结构太复杂又太脆弱。针对这个问题，这个团队采取了“高效压缩 精准纠错”的策略。他们开发了一种类似专门“高速公路”的电路设计，让电路深度缩减了30%以上。同时他们还开发了一种错误缓解技术，利用路由器本身当“报警器”，自动识别并剔除受干扰的错误信号。此外他们还用量子隐形传态技术解决了芯片上比特连通性的限制问题。 实验结果显示，在超导量子芯片上首次成功运行了能调取4位和8位数据的QRAM原型，准确率分别达到了81%和60%，比以前没优化的方案提升40%以上。这次实验还证明了这种架构具有局部抗噪的特性，说明即使是现在的不完美量子硬件上也能构建出实用可靠的QRAM。 这次成果被发表在了国际期刊《自然·物理》上。夏凡记者采访时提到，浙江大学软件学院、宁波国际科创中心卢丽强研究员介绍说，“传统计算使用比特（0或1），就像一个只能走一条路的旅行者；而量子计算使用量子比特，可以同时处于0和1的概率叠加状态，就像分身术一样可以同时探索多种可能性。”对于某些特定问题比如大数分解或者复杂分子模拟，量子计算能实现指数级速度提升，解决传统超级计算机几万年也算不出的难题。 想要实现这一目标得先解决数据搬运问题。QRAM就是用来连接两者的数据交互接口是推动其走向应用关键基础性元件。“通俗来说QRAM可以被看作是量子计算机的‘超级图书馆管理员’。” 以前科学家虽然提出过很多理论方案但受限于硬件噪声和电路复杂性实验进展一直很慢这次团队通过在高性能可编程超导量子处理器上实现“桶列”架构成功完成从地址加载到数据检索全周期端到端演示首次验证该架构抗噪性和可扩展性通过对三层QRAM架构深入研究从物理层面揭示错误传播局部性特征实验数据表明桶列架构能有效将错误限制在特定分支内从而增强整体抗噪能力这一发现为在现有含噪声量子设备上构建大规模实用QRAM提供实验证据和技术信心想要在真实量子计算机上构建QRAM最大挑战在于其结构复杂性与脆弱性对此该团队解决方案是“高效压缩 精准纠错”模式双管齐下团队放弃传统复杂设计开发一条类似专门高速公路使量子电路深度缩减30%以上同时开发一种错误缓解技术利用路由器本身作为报警器自动识别并剔除受干扰错误信号提高查询准确率此外团队利用量子隐形传态技术解决芯片上比特连通性限制确保数据在复杂树状结构中能够高效准确穿梭“我们在超导量子芯片上首次成功运行了能调取4位和8位数据QRAM原型准确率分别达到81%和60%相比未优化方案提升40%以上” 卢丽强表示实验还首次验证这种架构具有局部抗噪特性证明现有不完美量子硬件上依然能构建出实用且可靠QRAM。