微软和 Quantinuum 的量子计算机可能是迄今为止最可靠的

微软和量子计算公司 Quantinuum 声称已经制造出了具有前所未有的可靠性水平的量子计算机。 它纠正自身错误的能力可能是在不久的将来向更实用的量子计算机迈出的一步。

“我们在这里所做的事情让我起鸡皮疙瘩。 我们已经证明纠错是可重复的、有效且可靠的。” 克里斯塔·斯沃尔 在微软。

专家们早就期待实用量子计算机的到来，它可以完成以下计算： 对于传统计算机来说太复杂。 尽管量子计算机正在稳步变得更大、更复杂，但这一预测尚未完全实现。 造成这种情况的一个重要原因是所有当代量子计算机都会犯错误，研究人员发现在技术上很难实现算法来 在计算过程中捕捉并纠正它们。

这项新实验可能代表着朝着克服这一错误问题迈出的重要一步——研究人员表示，他们在 Quantinuum 的 H2 量子处理器上运行了超过 14,000 个独立的计算例程，没有出现任何错误。

经典计算机也会犯错误，但可以通过制作正在处理的信息的备份副本来将错误纠正编码到程序中。 这种方法在量子计算中是不可能的，因为量子信息无法复制。 因此，研究人员将其分布在相互连接的量子位组中，以创建所谓的逻辑量子位。 Microsoft 和 Quantinuum 团队使用 30 个量子位来制作其中四个逻辑量子位。

Svore 表示，正是使用微软开发的流程生成了这些逻辑量子位，才能够重复运行无错误或容错的实验。 单个量子位通常很容易受到干扰，但在逻辑量子位层面，研究人员可以反复检测并纠正错误。

他们表示，这种方法非常成功，以至于 4 个逻辑量子位产生的错误仅为 30 个量子位未分组时出现的错误的 0.125%。 这意味着逻辑量子位每产生一个错误，未分组的量子位就会产生多达 800 个错误。

“逻辑错误率比物理量子位的错误率低 800 倍，这是该领域的一个非常重大的进步，它使我们离容错量子计算又近了一步。” 马克·萨夫曼 威斯康星大学的教授，没有参与该实验。

詹妮弗·斯特拉布利 Quantinuum 表示，该团队的硬件非常适合新实验，因为它提供了对量子位的高度控制，而且其量子计算机已经达到了迄今为​​止最低的错误率。

2023 年，哈佛大学的一组研究人员及其同事，其中包括量子计算初创公司 QuEra 的一些同事， 打破了记录 对于最大数量的逻辑量子位 – 一次 48 个。 这远远超过新设备中的四个逻辑量子位。 但 Strabley 表示，新设备每个逻辑量子位需要的物理量子位更少，而且逻辑量子位比哈佛团队构建的设备犯的错误更少。 “我们使用了更少的物理量子位，但得到了更好的结果，”她说。

不过，咨询了一些专家 新科学家 在没有更多有关实验的细节的情况下，我们还没有准备好将这项新工作视为量子纠错方面的突破。

人们普遍认为，只有具有 100 个或更多逻辑量子位的量子计算机才能真正能够解决 科学和社会相关问题 在化学或材料科学等领域。 下一个挑战是让一切变得更大。 Strabley 和 Svore 均表示，他们相信微软与 Quantinuum 之间的长期合作很快就会实现。