谷歌量子計(jì)算新成果意味著什么量子糾錯重大突破

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2024-12-11 00:17:51 觀察者網(wǎng)

2024年12月9日,，谷歌宣布其利用新一代芯片克服了量子計(jì)算領(lǐng)域的一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)。這顆名為Willow的新芯片在5分鐘內(nèi)解決了一個計(jì)算問題,，而這個問題需要傳統(tǒng)超級計(jì)算機(jī)花費(fèi)10的25次方年的時間來解決,。Willow芯片是在Google位于圣巴巴拉的全新先進(jìn)制造工廠制造的，該工廠專門用于處理量子芯片生產(chǎn)的獨(dú)特挑戰(zhàn),。谷歌使用隨機(jī)電路采樣基準(zhǔn)測試來衡量Willow的性能,，結(jié)果顯示，Willow在不到五分鐘的時間內(nèi)完成了計(jì)算,，而同樣的計(jì)算對于最快的超級計(jì)算機(jī)來說需要超過宇宙年齡的時間,，這突顯了量子系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的巨大計(jì)算優(yōu)勢。

Willow芯片擁有105個“量子位”,，這些量子位運(yùn)行速度很快,，但容易出錯。通常情況下,，使用的量子位越多,，發(fā)生的錯誤就越多,。為了保護(hù)量子信息免受這些影響，研究人員開發(fā)了量子糾錯碼,，但其有效性依賴于一個假設(shè)：即單個物理量子位上的錯誤率必須足夠低,，以便糾錯過程本身不會引入比它修正的更多的錯誤。Willow實(shí)現(xiàn)了“低于閾值”的量子糾錯,，這意味著隨著添加更多的量子位,，系統(tǒng)的誤差率會指數(shù)級下降。這一成果解決了量子計(jì)算領(lǐng)域近30年來的核心挑戰(zhàn),，不僅提升了量子計(jì)算機(jī)的可靠性,，還為未來建造更大規(guī)模的量子計(jì)算機(jī)奠定了基礎(chǔ)。

國盾量子云平臺負(fù)責(zé)人儲文皓表示,，谷歌此次的動作可能更多是在準(zhǔn)備后續(xù)的商業(yè)發(fā)布,。早在今年八月份，谷歌曾發(fā)表論文《低于表面碼閾值的量子糾錯》,，展示了通過量子糾錯技術(shù)可以有效地降低量子計(jì)算過程中的錯誤率,，即使在量子位數(shù)量增加的情況下也能保持較低的錯誤率。在這篇論文中,，谷歌團(tuán)隊(duì)展示了使用表面碼實(shí)現(xiàn)了低于閾值的量子糾錯。當(dāng)研究人員將陣列從3×3擴(kuò)展到5×5再到7×7時,，每次擴(kuò)展都能將編碼錯誤率降低2.14倍,。這一結(jié)果證實(shí)了量子糾錯理論所預(yù)測的指數(shù)級錯誤抑制效果，被認(rèn)為是十分重要的技術(shù)進(jìn)步,，不亞于甚至超過了2019年谷歌宣布的量子霸權(quán),。

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