日本理化学研究所(RIKEN)的四位研究人员利用两台小型量子计算机模拟了量子信息加扰，这是一个重要的量子信息过程。这一成果展示了未来量子计算机的潜在应用。相关成果发表在《物理评论研究》(Physical Review Research)杂志上。

量子计算机目前仍处于起步阶段，应用才刚刚开始。但一旦成为一项成熟的技术，它们必将彻底改变计算领域。

量子计算机的一个可能的应用是模拟量子信息的扰乱——这是一个涉及从奇异金属到黑洞的量子系统中信息传播的关键现象。

信息在量子系统的一部分中编码后，会随着时间的推移，通过各种过程被稀释，最终扩散到整个系统。

原始信息不会丢失，但重建起来要困难得多，因为你需要访问整个系统。最出色的量子信息扰乱器是黑洞，它是量子信息的终极粉碎机。

了解信息扰乱如何发生对于解决量子物理学的基本问题至关重要。

日本理化学研究所量子计算中心 (RQC) 的 Kazuhiro Seki 表示：“我们对量子信息扰乱很感兴趣，因为我们可以用它来做一些额外的计算，比如统计物理计算。”

研究量子信息扰乱的一种方法是进行模拟，量子计算机可以提供帮助，因为它们比传统计算机更适合这种模拟。

现在，Seki 和同样来自 RQC 的 Seiji Yunoki 以及两位同事使用两台具有 20 个量子比特(即比特的量子当量)的量子计算机来模拟量子信息加扰电路。

为了进行模拟，研究人员通过云端使用了最先进的量子计算机，这些计算机基于由捕获离子形成的量子比特。他们利用量子计算机进行了三次模拟，包括创建扰乱态并利用它来进行量子统计力学计算。

虽然可以使用强大的传统计算机来执行模拟，但模拟的复杂性正在接近量子计算机对于此类计算不可或缺的领域。

“我们在这项研究中只使用了 20 个量子比特来进行模拟，”Yunoki 说道。“如果我们使用超过 50 个量子比特来执行类似的计算，那么对于传统计算机来说，处理起来可能就太困难了。”

2025 年 2 月，日本理化学研究所安装了一台 20 量子比特的离子阱量子计算机。“我们希望在未来几年内对其进行升级，使其拥有大约 50 个量子比特，”Yunoki 指出。

更多信息： Kazuhiro Seki 等人，在离子阱量子计算机上模拟 Floquet 扰乱电路，《物理评论研究》(2025 年)。期刊信息： 物理评论研究