LG 電子工程師利用量子電腦設計量子技術 效率提升達三成

LG 電子（LG Electronics）的工程師們正開創性地應用量子運算（一種利用量子力學原理進行計算的新型技術）於新量子技術的設計中。這項研究標誌著量子電腦不再僅是創新目標，更成為推動創新的工具。這項發表於 7 月 29 日的研究，由 LG 電子旗下的 Toronto AI Lab 團隊完成。

該團隊深入研究了交互作用的自旋系統，這些系統是量子感測器、單光子源和量子處理器等關鍵量子裝置的重要組成部分。研究目標是模擬固體材料中電子自旋的複雜行為，並涵蓋了零場分裂、賽曼效應（Zeeman effect）、超精細相互作用、偶極-偶極自旋-自旋相互作用以及電子聲子去相干等多種關鍵交互作用，以準確呈現真實世界的條件。

在方法論上，LG 電子研究團隊採用了灰碼編碼的 qudit-to-qubit 映射、qubit-wise 交換聚集，以及多參考選擇量子 Krylov 快速推進（sQKFF）混合演算法。這些複雜技術讓研究人員即便在當前和未來有限的量子硬體條件下，也能模擬長時間動態。

透過數值模擬，團隊成功計算了許多有用的操作量，包括持續至奈秒級的自相關函數、微波吸收光譜以及相干性範數。相較於未優化的實作，時間演化電路的門數量（gate counts）與電路深度（circuit depth）減少了 18% 至 30%，這對於在嘈雜的量子電腦上運行複雜模擬至關重要。

為驗證研究框架，工程師們以鑽石中的氮空位中心（nitrogen vacancy center）作為測試平台，並與傳統模擬結果進行基準測試。研究人員表示，這種方法提供了一個靈活的藍圖，可用於在實驗現實條件下設計、比較和最佳化固態自旋量子位元技術。這項技術可望加速先進量子裝置的開發，進而開拓感測、通訊和運算領域的新能力。