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谷歌“量子人工智能”制造的两代悬铃木处理器(图源:谷歌“量子人工智能”团队)。施普林格自然 供图
(记者 孙自法)国际著名学术期刊《自然》最新发表一篇量子计算论文,研究者演示了随着纠错规模增加错误率降低的量子计算,这项研究工作意味向可扩展的量子纠错进展更进一步,以使量子计算机达到足够低的错误率,从而运行可用的量子算法。
该论文介绍,量子计算机和经典计算机一样,容易发生其背后物理系统“噪音”(或干扰)导致的错误;实现其潜能需要降低错误率。一种量子纠错方法是用纠错码(error-correcting codes),使用一组物理量子位(量子信息单位,相当于经典计算机的比特)形成一个逻辑量子位。这个系统称为表面码逻辑量子位,可以检测和纠正错误而不影响信息,但扩展这样的系统意味着操作更多量子位,这可能引入更多逻辑错误。为使逻辑性能随着编码规模增加而改善,总体的纠错需超过增加的逻辑错误。
谷歌“量子人工智能”的一个完全组装量子系统的照片(图源:谷歌“量子人工智能”团队)。 施普林格自然 供图
在本项研究中,谷歌“量子人工智能”(Quantum AI)团队展示了一种逻辑量子位表面码,可以在系统规模增大时降低错误率。他们建造了一个72个量子位的超导量子处理器,用两种不同表面码进行测试:一种称为distance-5逻辑量子位(基于49个物理量子位)和一种较小的distance-3逻辑量子位(基于17个物理量子位)。较大表面码展现出能够实现更好的逻辑量子位性能(每周期2.914%逻辑错误),优于较小的表面码(每周期3.028%逻辑错误)。
该研究团队总结指出,今后还需要更多研究来实现有效计算所需的逻辑错误率,但他们最新完成的这项工作展示了量子计算未来开发的基本要求。

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