科技日報記者 張夢然
根據《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現(xiàn)突破，即將錯誤抑制在一個關鍵閾值以下。這種量子糾錯功能被認為是實現(xiàn)未來量子計算實際應用的必要條件。該芯片的性能擴展后，或能推動大規(guī)模容錯量子計算的運算要求。
量子計算有潛力在特定任務上提高計算速度，超越經典計算機。不過，量子計算機很容易出錯，所以當前的原型機無法運行足夠長的時間以實現(xiàn)實際輸出。量子計算研究人員為此設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，類似于經典計算機的比特）上，能在不破壞計算的情況下識別和補償錯誤。但量子糾錯需要的量子比特可能會引入更多的錯誤，因此實現(xiàn)“低于閾值”的運算一直存在挑戰(zhàn)——未糾錯率要低于一個關鍵值，這樣才能按預期糾錯并指數(shù)級地抑制錯誤。
美國谷歌研究院此次報告了名為“Willow”的最新一代超導量子處理芯片架構，該芯片能實現(xiàn)低于表面碼關鍵閾值的量子糾錯。表面碼是一種特定的量子糾錯技術。他們的系統(tǒng)能在數(shù)小時內運行最多100萬個周期，同時實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行有糾錯的大規(guī)模量子算法奠定了基礎。
總編輯圈點：
量子計算的潛力巨大，但沒有高效的糾錯機制，量子計算就無法投入實際應用。表面碼就是一種量子糾錯技術，它利用量子糾纏現(xiàn)象將信息分布到多個量子比特上，以識別和補償錯誤。谷歌的量子芯片實現(xiàn)了低于表面碼關鍵閾值的量子糾錯，堪稱一個技術里程碑。它為大規(guī)模容錯量子計算鋪平了道路，可以說，這一成果預示著量子技術走向千行百業(yè)的大門被打開了，藥物開發(fā)、材料科學、優(yōu)化問題解決等領域都可能迎來顛覆性創(chuàng)新。
