来自瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）及多家国际研究机构的科研人员，近期发现了一个限制现代量子计算机性能的关键瓶颈。这项发表在《自然-物理学》（Nature Physics）上的研究表明，累积的噪声会导致量子电路“遗忘”其初始运算过程，最终仅有计算的最后几层会对结果产生实质影响。
量子电路通过一系列精密协作的运算来解决复杂问题。然而，这一过程极易受到“噪声”或环境不稳定的干扰，从而破坏量子比特的脆弱状态。由阿曼多·安格里萨尼（Armando Angrisani）和阙一辉（Yihui Quek，音译）领导的研究团队发现，噪声就像一个过滤器，会随着数据在电路中的流动不断将其损耗。
计算深度的衰减
通过对大规模量子电路群进行建模，科学家们追踪了信息在双量子比特运算层中的流动方式。他们发现，在任何存在噪声的环境下，早期运算步骤的影响力都会迅速消退。因此，即便电路设计得非常深，其最终的计算输出也往往仅由最后几层决定。
这一现象解释了为何深层量子电路的表现往往无法超越浅层电路。在噪声系统中盲目增加运算步骤并不能提升处理能力，因为早期那些复杂的运算对最终结果已不再产生影响。在许多情况下，累积的噪声使得这些深层系统表现得如同容量更低、结构更简单的模型。
研究结果表明，当前量子技术的扩展策略已触及现实的“天花板”。对于许多应用（尤其是涉及局部测量的任务）而言，增加运算次数带来的收益正在递减。研究人员强调，未来的技术突破必须优先考虑降低噪声，或者开发出能够在外部干扰下保持相干性的新型电路架构。
此外，该研究也提醒科研界切勿高估当前硬件的能力。由于噪声简化了电路的有效复杂度，一些深层系统在训练或模拟时可能显得比理论设计更为简单。科学家们必须正视这种“记忆衰减”效应，以避免对当前量子机器的计算能力产生不切实际的预期。
