谷歌量子計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)解決了一個計算問題,，而這個問題需要傳統(tǒng)超級計算機花費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)的獨特挑戰(zhàn),。谷歌使用隨機電路采樣基準(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)完成了計算,，而同樣的計算對于最快的超級計算機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)計算機的巨大計算優(yōu)勢。

Willow芯片擁有105個“量子位”,，這些量子位運行速度很快,，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算領(lǐng)域近30年來的核心挑戰(zhàn),，不僅提升了量子計算機的可靠性，還為未來建造更大規(guī)模的量子計算機奠定了基礎(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,，谷歌團隊展示了使用表面碼實現(xiàn)了低于閾值的量子糾錯。當(dāng)研究人員將陣列從3×3擴展到5×5再到7×7時,，每次擴展都能將編碼錯誤率降低2.14倍,。這一結(jié)果證實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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