滑铁卢大学的研究人员开发了一种方法，可以为建立衡量量子计算机性能的通用标准铺平道路。

这种新方法被称为循环基准测试，使研究人员能够评估可扩展性的潜力，并将一个量子平台与另一个量子平台进行比较。

滑铁卢数学学院和量子计算研究所助理教授乔尔沃尔曼(Joel Walman)表示，“这一发现将对建立性能标准和加强建造大规模实用量子计算机的努力有很大帮助。”“在量子系统中表征和纠正错误的一致方法提供了评估量子处理器的标准化方法，可以公平地比较不同架构中的进展。”

定期基准测试提供了一种解决方案，可以帮助量子计算用户确定竞争硬件平台的相对价值，并提高每个平台为其感兴趣的应用提供可靠解决方案的能力。

突破之处在于，在量子计算竞争迅速升温的同时，云量子计算平台和产品的数量也在迅速扩大。仅在过去一个月，微软、IBM和谷歌就发布了重要公告。

当应用通过随机编译实现时，该方法确定任何给定量子计算应用的总错误概率。这意味着循环基准测试提供了第一个跨平台的方法来测量和比较为用户感兴趣的应用定制的量子处理器的功能。

IQC大学的教师约瑟夫爱默生说：“由于谷歌最近在量子优势方面的成就，我们现在正处于所谓的‘量子发现时代’的黎明。这意味着容易出错的量子计算机将是有趣的计算问题，但其解的质量已经无法通过高性能计算机来验证。

“我们非常高兴，因为循环基准测试提供了一个急需的解决方案，在这个量子发现的新时代改进和验证量子计算解决方案。”

艾默生和沃尔曼成立了IQC的衍生公司Quantum Benchmark Inc，该公司已将该技术授权给几家世界领先的量子计算提供商，包括谷歌的Quantum AI。

借助量子力学，量子计算机从根本上提供了更强大的计算方式。与传统或数字计算机相比，量子计算机可以更有效地解决某些类型的问题。然而，量子位(量子计算机中的基本处理单元)非常脆弱。系统中的任何缺陷或噪声源都可能导致错误，导致量子计算下的错误解。

只有一两个量子位可以获得小型量子计算机的控制权，这是更大、更雄心勃勃的努力的第一步。更大的量子计算机可能能够执行越来越复杂的任务，例如机器学习或模拟复杂系统来发现新药。设计更大的量子计算机是一项挑战。随着量子比特的增加和量子系统的膨胀，误差路径的谱变得更加复杂。

表征量子系统将产生噪声和误差分布，指示处理器是在执行任务还是计算。要了解任何现有量子计算机在复杂问题上的性能，或者通过减少误差来扩展量子计算机，我们必须首先表征所有影响系统的重要误差。

来自伍斯曼、爱默生和因斯布鲁克大学的一组研究人员确定了一种方法来评估影响量子计算机的所有错误率。他们在因斯布鲁克大学的离子阱量子计算机上实现了这项新技术，发现随着量子计算机的扩展，错误率不会增加，这是一个非常有前景的结果。

沃尔曼说，“循环基准测试是第一种可靠地检查你是否在正确的轨道上扩展量子计算机整体设计的方法。”“这些结果非常重要，因为它们提供了一种全面的方法来表征所有量子计算平台中的错误。”