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香港大學與內地及美國院校學者合作，首次發現了量子糾纏的運算加速作用。此一發現造成了理論範式的改變：量子糾纏不再僅僅是量子優勢的象徵，而是優化算法設計、降低資源成本的工具。相關研究已刊於《自然 － 物理》並獲選為封面論文。

論文：

• https://www.nature.com/articles/s41567-025-02945-2

研究背景

量子模擬和經典模擬，都可用於研究物理模型的性質及其時間演化，在材料、化學、能源、電子、藥物和工程等領域有廣泛應用。但若涉及量子動力學的模擬，使用經典計算機或量子計算機將是兩條完全不同的路徑。由於經典計算機沒有量子糾纏資源，所以充滿挑戰，僅能在低度糾纏的多體系統中進行高效模擬；然而，即使在量子方案中，亦普遍認爲量子糾纏本身對量子模擬的效率沒有過多的影響。

研究成果

港大計算機科學系趙琦博士，與復旦大學、馬利蘭大學學者合作，首次發現了量子糾纏在量子模擬中的加速作用。

趙琦博士

團隊通過理論分析和數值模擬，證明量子糾纏能顯著降低量子模擬中的算法誤差。具體來說，隨量子系統糾纏度的增加，量子模擬的誤差會迅速减小，最終趨近於平均誤差水平。結果是，量子糾纏在某些情况下更可超越經典模擬的極限。

該研究展示了糾纏熵與哈密頓量模擬誤差之間的聯繫。一個比喻是：像玩一個超級複雜的樂高模型，如果每一塊都亂放（低糾纏），得花很多時間調整，但如果它們已經自然組合成幾個大模塊（高糾纏），拼起來就快得多了。

單段時間量子模擬算法（Trotter）誤差與糾纏熵變化

團隊又提出了一種基於測量的自適應量子模擬算法，通過在模擬過程中插入測量裝置來實時估計算法誤差。這種方法不僅可以自動調整模擬參數，優化性能，還能在不增加過多測量開銷的情况下實現高效量子模擬。

研究團隊

本研究由趙琦博士、復旦大學周游博士、美國馬利蘭大學的 Andrew Childs 合作完成，三人是論文的共同通訊作者，趙琦博士是論文第一作者。

來源：MIT Tech Review

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