谷歌“量子人工智能”的一个完全组装量子系统。图片来源:谷歌量子人工智能
谷歌量子人工智能(Quantum AI)研究团队已经达到了通往实用量子计算机的第二个里程碑。这是继2019年谷歌量子计算机实现“量子霸权”后的又一成果。
2月23日,《自然》发布了该团队一项改善量子计算纠错技术的研究成果。他们演示了一种随着纠错规模增加而错误率下降的量子计算。这一进展向可扩展的量子纠错更进一步。
不过,团队负责人Hartmut Neven在一次发布会上承认,改进仍然很小,错误率需要进一步下降。
所有计算机都会出错。量子计算机更容易受物理系统背景“噪声”(或干扰)影响而出现错误,因而构建大型可靠的量子计算机离不开量子纠错。
当前一种被寄予希望的量子纠错方法是使用纠错码,即通过一组物理量子位形成一个逻辑量子位。该系统被称为表面码逻辑量子位。一般而言,扩展这样的系统意味着需要操作更多量子位,但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。
在论文中,Neven和同事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,并用两种不同表面码做了测试—— 一种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)。
实验显示,较大表面码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)。
新加坡地平线量子计算公司的物理学家Joe Fitzsimons表示,全球各个实验室都在有效纠错方面取得了重大进展,谷歌的最新成果具备了许多必要的功能。
研究人员指出,尽管需要更多研究才能实现有效计算所需的逻辑错误率,但这项工作展示了未来开发更高效量子纠错技术的基本思路。(原标题《谷歌实现量子计算第二个里程碑》)
相关论文信息:
https://doi.org/10.1038/s41586-022-05434-1