Quantinuum與微軟的合作取得了重大突破，將可靠量子計算帶入了新的時代。他們結(jié)合了Quantinuum的System Model H2量子計算機和微軟創(chuàng)新的量子比特虛擬化系統(tǒng)，在邏輯量子比特領(lǐng)域取得了800倍于物理電路錯誤率的突破。這一創(chuàng)新不僅影響深遠(yuǎn)，加速了量子計算的進(jìn)展，也挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)對大規(guī)?？煽苛孔佑嬎銜r間表的認(rèn)知。

這一工作的主要創(chuàng)新點包括：可靠邏輯量子比特的實現(xiàn)，實時量子錯誤校正協(xié)議的開發(fā)以及對量子計算硬件架構(gòu)的優(yōu)化。這一突破解決了量子計算中關(guān)鍵的錯誤校正問題，為量子計算走向?qū)嵱没峁┝岁P(guān)鍵支持。接下來我們具體解讀一下該工作的重大意義。

?容錯性：量子計算的巨大挑戰(zhàn)

量子計算機的概念由來已久，近些年也是成果不斷。谷歌于2019年10月23日宣布取得了量子霸權(quán)。他們構(gòu)建了一臺計算機，能夠在200秒內(nèi)完成一個計算，而這個計算對于最快的超級計算機來說需要大約10,000年。但是，你可能會好奇，谷歌都已經(jīng)宣布量子霸權(quán)了，量子計算不早就很成功了嗎？量子霸權(quán)其實只是一種宣傳策略，實際情況遠(yuǎn)非你以為的那樣。

量子計算機基于量子糾纏態(tài)，量子糾纏神秘，迷人，又強大，是量子計算的根基。然而，量子糾纏態(tài)功能強大的另一面是它非常脆弱，要想維護(hù)這一糾纏態(tài)需要十分苛刻的物理條件，如果還想在其基礎(chǔ)上進(jìn)行計算同時又不破壞這一糾纏態(tài)，更是難上加難。因此，實際上我們要給谷歌2019年的量子霸權(quán)加上一系列的限定條件：

• 在苛刻的物理條件下，很短暫的時間內(nèi)，特殊的場景下實現(xiàn)了量子霸權(quán)。

距離真正可以商用，還遙遠(yuǎn)的很??！這里關(guān)鍵的問題就是讓量子比特變得更加穩(wěn)定，正如谷歌在2021年的一篇文章中指出的那樣，量子設(shè)備的發(fā)展方向就是降低量子比特的錯誤率！

2023年2月，谷歌團(tuán)隊宣稱：

目前，我們第三代Sycamore處理器 上的量子比特的錯誤率通常為 1/10,000 到 1/100。通過我們和其他人的工作，我們了解到開發(fā)大規(guī)模量子計算機需要更低的錯誤率。我們需要 (1/10)^9到 (1/10)^6范圍內(nèi)的錯誤率來運行能夠解決工業(yè)相關(guān)問題的量子電路。

1/100的錯誤率意味著什么？每運行100次計算就可能宕機一次，這樣的量子計算機還是太脆弱了。

邏輯比特：另辟蹊徑?

量子計算使用量子比特來存儲和處理信息。然而，當(dāng)今的量子比特容易出錯，這限制了它們的實用性以及所有嘈雜的中型量子計算機的實用性。有兩種方法可以減少這些錯誤：

• 提高物理量子比特及其操作的質(zhì)量。
• 利用先進(jìn)的技術(shù)將多個物理量子位組合成更可靠的虛擬量子位，通常稱為邏輯比特。

僅僅增加高錯誤率的物理量子比特的數(shù)量（而不改善錯誤率）是徒勞的，因為這樣做并不會導(dǎo)致量子計算機比現(xiàn)有的版本更強大。相反，當(dāng)具有足夠操作質(zhì)量的物理量子比特與專門的編排和診斷系統(tǒng)一起使用以啟用虛擬量子比特時，增加物理量子比特的數(shù)量才能產(chǎn)生功能強大、容錯能力強的量子計算機，能夠執(zhí)行更長時間、更復(fù)雜的計算。

Quantinuum與微軟的合作就采用了這樣虛擬量子比特的方式。（谷歌又被超越了？??）

強強聯(lián)合

Quantinuum 是一家專注于量子計算的公司，Quantinuum 的離子阱量子比特具有高保真度、完全連接性和中途測量等特點，多項已發(fā)布的基準(zhǔn)測試表明，Quantinuum 在獲得最佳量子體積方面表現(xiàn)出色。其 H 系列離子阱量子比特具有出色的兩比特門保真度（99.8%）。不過這個保真度對于一個可以商用的量子計算機來說依然是太低了！

2019年開始微軟就與 Quantinuum 合作，幫助量子開發(fā)人員在離子阱量子比特技術(shù)上編寫和運行自己的量子代碼。通過將微軟的量子比特虛擬化系統(tǒng)應(yīng)用于 Quantinuum 的硬件，這一次，已經(jīng)成功地運行了14,000個獨立的量子電路實例，而沒有出現(xiàn)任何錯誤。

借助我們的量子比特虛擬化系統(tǒng)，我們能夠僅從 Quantinuum 機器上可用的 32 個物理量子比特中的 30 個創(chuàng)建四個高度可靠的邏輯量子比特。糾纏時，這些邏輯量子比特的電路錯誤率為 10-5或 0.00001，這意味著它們每 100,000 次運行只會出錯一次。這比從糾纏物理量子比特測得的 8×10 -3或 0.008 的電路錯誤率提高了 800 倍。

每 100,000 次運行只會出錯一次，這已經(jīng)是相當(dāng)不錯的一個成績了！這一錯誤率距離2023年提出的(1/10)^9到 (1/10)^6范圍內(nèi)的錯誤率已經(jīng)非常接近了！

展望未來

至此，我們確實可以展望一下商業(yè)可用量子計算機的出現(xiàn)了，難怪新聞報道說這一研究將會開啟可靠量子計算的新時代~

Quantinuum公司宣稱：2025年，我們將推出一款新的H系列量子計算機，Helios，它將發(fā)揮H系列的最佳優(yōu)勢，提高物理量子比特數(shù)量和物理保真度。這將使我們及我們的用戶能夠在更廣泛的一組錯誤校正編碼下降低閾值，并使該設(shè)備能夠支持至少10個高度可靠的邏輯量子比特。短期內(nèi)，借助由一百個可靠的邏輯量子比特驅(qū)動的混合超級計算機，我們相信組織將能夠開始看到科學(xué)優(yōu)勢，并能夠加速朝著人類所面臨的一些最重要的問題的有價值的進(jìn)展，例如模擬用于電池和氫燃料電池的材料或加速開發(fā)有意義的AI語言模型。長期來看，如果我們能夠?qū)⒖煽康倪壿嬃孔颖忍財U展到接近1000個，我們將能夠解鎖最終可以改變商業(yè)世界的商業(yè)優(yōu)勢。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-850974.html

到了這里，關(guān)于見證歷史：Quantinuum與微軟取得突破性進(jìn)展，開啟了可靠量子計算的新時代！的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！