谷歌量子芯片有多強破解量子糾錯難題

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2024-12-13 09:36:04 中國電子報

谷歌量子芯片有多強！當?shù)貢r間12月9日,，谷歌公布了其最新超導量子計算芯片Willow,。在隨機電路采樣（RCS）基準測試中，Willow在5分鐘內(nèi)完成了當前最強大的超級計算機之一需要102?年才能完成的計算任務,。這一消息由谷歌首席執(zhí)行官桑達爾·皮查伊在社交平臺上發(fā)布，并收到了SpaceX創(chuàng)始人馬斯克和OpenAI首席執(zhí)行官奧特曼的留言互動,。皮查伊與馬斯克還討論了利用星艦在太空構建量子集群的可能性,。

Willow不僅在RCS基準測試中取得了驚人的成績，在量子糾錯,、相干時間,、系統(tǒng)工程等方面也取得了突破性進展。特別是在量子糾錯領域,，谷歌量子AI團隊解決了困擾該領域近30年的關鍵問題,。錯誤率一直是量子計算的主要挑戰(zhàn)之一。相比標準計算機CPU每十億次到每萬億次的錯誤率,，量子計算機的錯誤率要高得多,。當前最先進的量子計算機的錯誤率通常在1%~0.1%之間。

1995年,，麻省理工學院應用數(shù)學教授彼得·肖爾提出了量子糾錯理論,，核心思想是將多個物理量子比特編碼為邏輯量子比特，以檢測并糾正某些錯誤,?；谶@一理念，各種類型的量子糾錯代碼被陸續(xù)提出,，其中表面碼被認為具有較高的工程實現(xiàn)價值,。表面碼是一種拓撲糾錯碼，用二維量子比特點陣編碼邏輯量子比特,，具有較高的糾錯閾值,。表面碼只需要近鄰耦合，對錯誤率的閾值要求較低,，盡管其編碼效率不高,，但已成為目前最具工程實現(xiàn)價值的編碼方法之一，特別適合超導量子芯片,。

谷歌Willow的關鍵進展在于實現(xiàn)了邏輯量子比特以低于量子糾錯閾值的錯誤率運行,。這意味著隨著量子比特數(shù)量的增加,，錯誤率會逐漸降低。谷歌團隊測試了從3x3到5x5再到7x7的物理量子比特陣列,，錯誤率依次減半,。這使得Willow能夠在擴大量子比特數(shù)量的同時降低錯誤率，并首次在超導量子系統(tǒng)實現(xiàn)實時糾錯,，使錯誤能夠在對計算產(chǎn)生破壞之前就被糾正,。

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