谷歌“量子人工智能”制造的兩代懸鈴木處理器。每個(gè)處理器都有兩個(gè)黏合在一起的芯片，一個(gè)包含量子位，一個(gè)包含量子位和外部世界之間的線路。圖片來(lái)源：谷歌”量子人工智能”

據(jù)英國(guó)《自然》雜志22日?qǐng)?bào)道，谷歌科學(xué)家團(tuán)隊(duì)改善了量子計(jì)算機(jī)的糾錯(cuò)能力，演示了隨著糾錯(cuò)規(guī)模增加，錯(cuò)誤率反而降低的量子計(jì)算。這項(xiàng)工作意味著人們向可擴(kuò)展的量子糾錯(cuò)更進(jìn)一步，使量子計(jì)算機(jī)達(dá)到以足夠低的錯(cuò)誤率運(yùn)行可用量子算法的水平。

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)方法是用所謂“糾錯(cuò)碼”，即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(chēng)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”團(tuán)隊(duì)研究人員哈姆特·耐文及其同事，此次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，用兩種不同表面碼做了測(cè)試：一種稱(chēng)為distance-5 邏輯量子位(基于49個(gè)物理量子位)，另一種是較小的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)。

研究團(tuán)隊(duì)指出，還需要更多研究實(shí)現(xiàn)有效計(jì)算所需的邏輯錯(cuò)誤率，但目前這項(xiàng)工作，向人們展示出未來(lái)量子算法開(kāi)發(fā)的基本要求。

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