科技日報記者 張夢然
據(jù)微軟官網(wǎng)日前宣布，該公司與量子計算公司Quantinuum組成的聯(lián)合團(tuán)隊展示了可靠量子計算能力：創(chuàng)建了12個高度可靠的邏輯量子比特，并演示了規(guī)模化計算。團(tuán)隊還使用邏輯量子比特結(jié)合人工智能（AI）和云端高性能計算，展示了首個端到端化學(xué)模擬，解決了實(shí)際化學(xué)難題。這些成就表明人們的量子計算研究翻開新篇章，可用于加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)。
今年4月，這一聯(lián)合團(tuán)隊曾創(chuàng)建了4個邏輯量子比特。在最新研究中，聯(lián)合團(tuán)隊將名為Azure Quantum的量子比特虛擬化平臺，應(yīng)用于Quantinuum公司的H2離子阱量子計算機(jī)。H2改進(jìn)后實(shí)現(xiàn)了56個量子比特，由此創(chuàng)建的所有12個邏輯量子比特，都糾纏在一種復(fù)雜的排列中，稱為貓態(tài)或格林伯格-霍恩-澤林格（GHZ）態(tài)。當(dāng)進(jìn)行量子計算時，它們的電路錯誤率為0.0011，而相應(yīng)物理量子比特的電路錯誤率0.024。
團(tuán)隊實(shí)現(xiàn)了邏輯量子比特的規(guī)模化計算，即利用邏輯量子比特演示了多項容錯計算。在8個邏輯量子比特上，團(tuán)隊成功進(jìn)行了5輪重復(fù)糾錯。此外，8個邏輯量子比特在糾錯過程中還進(jìn)行了容錯計算，成功展示了邏輯糾錯運(yùn)算與多輪量子糾錯的結(jié)合。8個邏輯量子比特的電路錯誤率為0.002，而相應(yīng)物理量子比特的電路錯誤率為0.023。這是計算與糾錯良性結(jié)合的首次演示，展示了這些邏輯量子比特已能可靠地執(zhí)行越來越深入的量子計算。
為了進(jìn)一步展示量子計算在化學(xué)應(yīng)用中的實(shí)用性，團(tuán)隊使用端到端混合模擬，創(chuàng)造了一個混合式工作流，解決了一項化學(xué)中的實(shí)際問題：準(zhǔn)確估算重要催化中間體活性空間的基態(tài)能量。這也是高性能計算、AI和量子計算首次協(xié)同應(yīng)用于解決科學(xué)問題。
總編輯圈點(diǎn)：
這項研究最受關(guān)注的焦點(diǎn)在于它以“量子+AI+高性能計算”的形式，首次解決了實(shí)際科學(xué)問題。你可能要問，經(jīng)典計算解決不了這個問題嗎？實(shí)際上，單獨(dú)用經(jīng)典計算，效果會差很多。一些過于復(fù)雜的化學(xué)問題，用經(jīng)典計算去識別和“找出路徑”，用量子計算給出高精度結(jié)果，讓AI處理海量數(shù)據(jù)，可以將研發(fā)過程從幾年時間，壓縮至短短幾天。而當(dāng)量子—經(jīng)典混合計算機(jī)能夠解決以往無法解決的科學(xué)問題時，量子計算的里程碑也就實(shí)現(xiàn)了。
