科技日報記者 張夢然
根據(jù)《自然》雜志10日發(fā)表的一篇論文，谷歌最新一代量子芯片糾錯能力實(shí)現(xiàn)突破，即將錯誤抑制在一個關(guān)鍵閾值以下。這種量子糾錯功能被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)未來量子計算實(shí)際應(yīng)用的必要條件。該芯片的性能擴(kuò)展后，或能推動大規(guī)模容錯量子計算的運(yùn)算要求。
量子計算有潛力在特定任務(wù)上提高計算速度，超越經(jīng)典計算機(jī)。不過，量子計算機(jī)很容易出錯，所以當(dāng)前的原型機(jī)無法運(yùn)行足夠長的時間以實(shí)現(xiàn)實(shí)際輸出。量子計算研究人員為此設(shè)計的解決策略依賴量子糾錯，即將信息分布到許多量子比特（量子信息的單位，類似于經(jīng)典計算機(jī)的比特）上，能在不破壞計算的情況下識別和補(bǔ)償錯誤。但量子糾錯需要的量子比特可能會引入更多的錯誤，因此實(shí)現(xiàn)“低于閾值”的運(yùn)算一直存在挑戰(zhàn)——未糾錯率要低于一個關(guān)鍵值，這樣才能按預(yù)期糾錯并指數(shù)級地抑制錯誤。
美國谷歌研究院此次報告了名為“Willow”的最新一代超導(dǎo)量子處理芯片架構(gòu)，該芯片能實(shí)現(xiàn)低于表面碼關(guān)鍵閾值的量子糾錯。表面碼是一種特定的量子糾錯技術(shù)。他們的系統(tǒng)能在數(shù)小時內(nèi)運(yùn)行最多100萬個周期，同時實(shí)時解碼錯誤并維持表現(xiàn)。
研究人員在一個72量子比特的處理器和一個105量子比特的處理器上運(yùn)行了表面碼。每次碼距從3增加到5再到7，邏輯錯誤率減半。研究人員表示，這種對邏輯錯誤的潛在抑制為運(yùn)行有糾錯的大規(guī)模量子算法奠定了基礎(chǔ)。
總編輯圈點(diǎn)：
量子計算的潛力巨大，但沒有高效的糾錯機(jī)制，量子計算就無法投入實(shí)際應(yīng)用。表面碼就是一種量子糾錯技術(shù)，它利用量子糾纏現(xiàn)象將信息分布到多個量子比特上，以識別和補(bǔ)償錯誤。谷歌的量子芯片實(shí)現(xiàn)了低于表面碼關(guān)鍵閾值的量子糾錯，堪稱一個技術(shù)里程碑。它為大規(guī)模容錯量子計算鋪平了道路，可以說，這一成果預(yù)示著量子技術(shù)走向千行百業(yè)的大門被打開了，藥物開發(fā)、材料科學(xué)、優(yōu)化問題解決等領(lǐng)域都可能迎來顛覆性創(chuàng)新。
