谷歌新量子芯片实现纠错目标

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《自然》杂志本周发表的一篇论文报道，谷歌量子人工智能最新一代量子芯片展示了量子纠错技术，该技术可将误差抑制到实现未来实用量子计算应用所需的关键阈值以下。如果对该设备性能进行扩展，则可以满足大规模容错量子计算的运行要求。
量子计算有潜力加快计算速度，并在某些任务上超越传统计算机的能力。然而，量子计算机容易出错，导致目前的原型机无法运行足够长的时间来实现实际输出。
量子计算研究人员为解决这一问题而设计的策略依赖于量子纠错，其中信息分布在许多量子比特（量子信息的单位，类似于传统计算机比特）上，允许识别和补偿错误而不会损害计算。量子纠错所需的量子比特开销可能会引入比它纠正的更多的错误。
因此，实现“低于阈值”操作已被证明具有挑战性，其中未校正的错误率低于错误校正按预期工作并成倍地抑制错误所需的临界值。
Hartmut Neven 及其同事介绍了最新一代超导量子处理芯片架构 Willow，该架构能够对低于特定量子纠错方法（称为表面代码）的临界阈值的量子纠错。他们的系统在几个小时内运行了多达 100 万个周期，同时实时解码错误并保持其性能。
作者在 72 量子比特处理器和 105 量子比特处理器上执行表面代码。每次代码距离从 3 增加到 5 再增加到 7，逻辑错误率就会减半。作者总结说，这种对逻辑错误的指数抑制为运行具有纠错功能的大规模量子算法奠定了基础。