環(huán)球熱訊:量子計(jì)算國(guó)際最新研究：向可擴(kuò)展量子糾錯(cuò)進(jìn)展更進(jìn)一步

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谷歌“量子人工智能”制造的兩代懸鈴木處理器（圖源：谷歌“量子人工智能”團(tuán)隊(duì)）。施普林格·自然 供圖

中新網(wǎng)北京2月23日電 (記者 孫自法)國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》最新發(fā)表一篇量子計(jì)算論文，研究者演示了隨著糾錯(cuò)規(guī)模增加錯(cuò)誤率降低的量子計(jì)算，這項(xiàng)研究工作意味向可擴(kuò)展的量子糾錯(cuò)進(jìn)展更進(jìn)一步，以使量子計(jì)算機(jī)達(dá)到足夠低的錯(cuò)誤率，從而運(yùn)行可用的量子算法。

該論文介紹，量子計(jì)算機(jī)和經(jīng)典計(jì)算機(jī)一樣，容易發(fā)生其背后物理系統(tǒng)“噪音”(或干擾)導(dǎo)致的錯(cuò)誤；實(shí)現(xiàn)其潛能需要降低錯(cuò)誤率。一種量子糾錯(cuò)方法是用糾錯(cuò)碼(error-correcting codes)，使用一組物理量子位(量子信息單位，相當(dāng)于經(jīng)典計(jì)算機(jī)的比特)形成一個(gè)邏輯量子位。這個(gè)系統(tǒng)稱為表面碼邏輯量子位，可以檢測(cè)和糾正錯(cuò)誤而不影響信息，但擴(kuò)展這樣的系統(tǒng)意味著操作更多量子位，這可能引入更多邏輯錯(cuò)誤。為使邏輯性能隨著編碼規(guī)模增加而改善，總體的糾錯(cuò)需超過(guò)增加的邏輯錯(cuò)誤。

谷歌“量子人工智能”的一個(gè)完全組裝量子系統(tǒng)的照片(圖源：谷歌“量子人工智能”團(tuán)隊(duì))。　施普林格·自然 供圖

在本項(xiàng)研究中，谷歌“量子人工智能”(Quantum AI)團(tuán)隊(duì)展示了一種邏輯量子位表面碼，可以在系統(tǒng)規(guī)模增大時(shí)降低錯(cuò)誤率。他們建造了一個(gè)72個(gè)量子位的超導(dǎo)量子處理器，用兩種不同表面碼進(jìn)行測(cè)試：一種稱為distance-5邏輯量子位(基于49個(gè)物理量子位)和一種較小的distance-3邏輯量子位(基于17個(gè)物理量子位)。較大表面碼展現(xiàn)出能夠?qū)崿F(xiàn)更好的邏輯量子位性能(每周期2.914%邏輯錯(cuò)誤)，優(yōu)于較小的表面碼(每周期3.028%邏輯錯(cuò)誤)。

該研究團(tuán)隊(duì)總結(jié)指出，今后還需要更多研究來(lái)實(shí)現(xiàn)有效計(jì)算所需的邏輯錯(cuò)誤率，但他們最新完成的這項(xiàng)工作展示了量子計(jì)算未來(lái)開(kāi)發(fā)的基本要求。(完)

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