量子计算机的性能一直在提升，但「一台量子计算机到底有多有用」始终是难以量化的问题。现在，一种名为 QUOPS 的新指标可能给出答案。美国加利福尼亚州桑迪亚国家实验室的蒂莫西·普罗克托及其同事认为，这就是拼图中缺失的一块。
过去几年，量子计算机的可靠性与算力都取得了显著进步，但距离那些可能真正改变世界的计算——例如理解 FeMoco 分子——仍有明显差距，而此前一直缺乏有效手段来衡量这个差距有多大。
美国政府希望在 2028 年之前拥有有用的量子计算机。
QUOPS 的设计思路并不复杂。量子计算机会先运行一组特定的程序，也就是量子电路，研究人员据此计算它的 QUOPS 得分。QUOPS 是「量子通用操作性能系统」的缩写，其数值综合反映了两方面因素：量子计算机拥有多少物理构建块（即量子比特），以及它能执行多少计算操作。随后，这一得分会与目标算法的 QUOPS 需求进行对比——也就是研究者希望在该机器上运行的算法。
判断逻辑很直接：如果算法的得分高于计算机的得分，这台机器就无力完成该计算；如果两者相当，或者量子计算机的得分更高，那么这台机器应当能够处理该算法所针对的问题。另一个指标——QUOPS 率——则反映完成计算所需的时间。
研究团队为目前最顶尖的一批量子计算机计算了 QUOPS 得分，这些设备分别来自 Google、IBM 和 Quantinuum。结果显示，它们的得分都没有超过 2000，而 FeMoco 计算和密码学计算所需的得分比这高出 100,000 倍以上。
团队还测试了 Quantinuum 的 Helios-1。当这台量子计算机被配置为容错模式——即能够捕获并纠正自身错误的运行方式时——它只获得了 40 分左右的 QUOPS 评分。
算力的提升要求量子计算机纳入越来越多的量子比特。因此研究人员认为，容错路线是量子计算机唯一可行的未来，弄清楚这类机器的真实水平也就格外重要。普罗克托指出，真正的转折点将出现在逻辑量子比特（用于容错量子计算）的 QUOPS 得分反超普通量子比特之时；在此之后，下一步目标就是把得分与有实用价值的算法对齐。
Read more量子计算可能面临复制危机
Nvidia 的 Sam Stanwyck 将这项工作评价为一次「现实检查」。他表示，借助这一工具，研究者可以观察量子计算机得分如何随硬件设计的微调而变化。
德国雷根斯堡应用科学技术大学的沃尔夫冈·毛雷尔认为，此类基准在当前阶段非常有用：不仅可以用 QUOPS 得分评估单台机器，还可以借此更全面地把握量子计算行业的整体水平。
但他同时指出，QUOPS 得分与 QUOPS 率不太可能成为衡量量子计算机真正强大程度的最终标尺。随着技术演进，机器的其他特性可能变得关键。「我们还没有完全理解量子计算能力的真正含义，也无法在基准测试中将其完整捕捉，」毛雷尔说。
参考文献：arXiv，DOI: 10.48550/arXiv.2609.12146
