谷歌量子計(jì)算新成果意味著什么量子糾錯(cuò)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(gè)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(gè)計(jì)算問(wèn)題,，而這個(gè)問(wèn)題需要傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)花費(fèi)10的25次方年的時(shí)間來(lái)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(mén)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(cè)試來(lái)衡量Willow的性能，結(jié)果顯示,，Willow在不到五分鐘的時(shí)間內(nèi)完成了計(jì)算,，而同樣的計(jì)算對(duì)于最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)需要超過(guò)宇宙年齡的時(shí)間，這突顯了量子系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的巨大計(jì)算優(yōu)勢(shì),。

Willow芯片擁有105個(gè)“量子位”,，這些量子位運(yùn)行速度很快，但容易出錯(cuò),。通常情況下,，使用的量子位越多，發(fā)生的錯(cuò)誤就越多,。為了保護(hù)量子信息免受這些影響,，研究人員開(kāi)發(fā)了量子糾錯(cuò)碼，但其有效性依賴于一個(gè)假設(shè)：即單個(gè)物理量子位上的錯(cuò)誤率必須足夠低,，以便糾錯(cuò)過(guò)程本身不會(huì)引入比它修正的更多的錯(cuò)誤,。Willow實(shí)現(xiàn)了“低于閾值”的量子糾錯(cuò)，這意味著隨著添加更多的量子位,，系統(tǒng)的誤差率會(huì)指數(shù)級(jí)下降,。這一成果解決了量子計(jì)算領(lǐng)域近30年來(lái)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(lái)建造更大規(guī)模的量子計(jì)算機(jī)奠定了基礎(chǔ),。

國(guó)盾量子云平臺(tái)負(fù)責(zé)人儲(chǔ)文皓表示，谷歌此次的動(dòng)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(cuò)》，展示了通過(guò)量子糾錯(cuò)技術(shù)可以有效地降低量子計(jì)算過(guò)程中的錯(cuò)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(cuò)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(cuò),。當(dāng)研究人員將陣列從3×3擴(kuò)展到5×5再到7×7時(shí),，每次擴(kuò)展都能將編碼錯(cuò)誤率降低2.14倍,。這一結(jié)果證實(shí)了量子糾錯(cuò)理論所預(yù)測(cè)的指數(shù)級(jí)錯(cuò)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(guò)了2019年谷歌宣布的量子霸權(quán),。

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