投注大量资源研发量子运算技术的IBM，近日其研究人员在科学期刊《自然》，发表了最新的量子运算研究成果，该公司使用127量子位的IBM Quantum Eagle处理器，反复进行复杂的物理模拟，并且取得一致且正确的答案，其精确度甚至超越古典计算机，研究人员表示，这是证明量子计算机可以胜过古典计算机的关键， 同时也代表着人类正进入量子优势（Quantum Advantage）时代。
过去科学家对量子计算机信心不足的原因，在于无法克服量子计算机系统中噪声对模拟所产生的影响，也就是说，量子计算机的噪声，可能会导致系统运算结果偏离真实数值。 另外，科学家面临的另一个课题是调整噪声影响的方法，以及如何扩展这个方法，在具有更大量子位元的计算机中克服噪声问题。
研究团队发现脉冲延伸（Pulse Stretching）技术，可能是有效解决噪声问题的方法，这个方法的中心思想是，先了解什么是噪声或是引起噪声的原因，才可能进一步找到消除噪声的方法。
所谓的脉冲，指得便是用来操作和控制量子位的电磁脉冲，在进行量子计算时，必须使用特定的电磁脉冲来改变量子位的状态，或是进行叠加或是纠缠等更复杂的操作。
而脉冲延伸是藉由拉长电磁脉冲的时间长度，借此放大控制系统中的噪声。 当操作的时间拉长到原先的两倍，则预期的噪声也会增加到原来的两倍，如此科学家便更容易观察和测量噪声，以理解并消除噪声的影响。
但是光靠脉冲延伸并无法达到理想的精确度，研究团队也使用一种称为机率错误消除（Probabilistic Error Cancellation）的方法，理解量子计算机硬件的基础噪声，创建噪声代表模型，并借由在系统中插入新的量子闸来控制噪声，结合零噪声外推法（Zero Noise Extrapolation，ZNE），更精确的操作和放大噪声， 应用后处理方法，外推出没有噪声影响应该得到的计算结果。
除了方法的改进，量子硬件的能力也对于解决错误有着关键性影响，一直到了当前127量子位元的IBM Quantum Eagle处理器，量子计算机才算真正有能力挑战当前古典电脑的极限，并且取得更好的计算速度与结果。
IBM为了验证自家量子计算机的研究，邀请柏克莱大学的研究人员，以古典计算机来验证量子计算机的运算结果。 对于较少的量子电路，仍可以用暴力计算法算出切确的答案，但是随着量子位元的增加，量子电路复杂度就越来越高，古典计算机终究无法捕捉到足够大的量子电路复杂性，因此柏克莱大学研究人员发展了张量网络状态（Tensor Network State，TNS）方法，在暴力计算法失效时，仍可进行有效的模拟，只是可能会丢失部分信息。
古典运算的部分在NERSC和普渡大学的超级计算机上进行，并比对量子计算机的计算结果，结果显示，量子方法和古典方法结果一致，且随着复杂度增加，当超过古典计算机所能够提供精确答案的范畴，量子计算机仍可以计算出答案，虽然科学家已经无法证实该答案的正确性，但是经过前几轮的实验，科学家确信量子计算机的答案是正确的。
这项研究的重要性，在于证明量子优势的存在，科学家要确认量子运算存在优势，需要确认两件事，第一是证明量子计算机可以胜过古典计算机，第二则是科学家必须找到能够利用量子优势解决的问题，并将这些问题映射到量子位上。 IBM的研究已经跨越了第一点，让科学家对量子计算更加有信心，甚至可将量子计算机当作古典运算的验证工具。
