Google实验证明降低量子运算错误率,量子纠错完成里程碑

Google用自家Sycamore量子处理器展示量子纠错(quantum error correction)进展,Google量子AI研究人员首次通过实验证明,可通过增加量子位元(quantum bit,qubit)降低错误率,以运算大规模量子计算机,科学期刊《自然》(Nature)更在22日发布Google这项研究。

Google量子AI团队目标是建造一台有约100万个量子位元的量子计算机,但要发挥作用,必须能大规模执行量子算法。

“实现目标的唯一方法是引进量子纠错”,论文作者之一Hartmut Nevan博士表示,团队首次实验证明,受surface code纠错保护的量子位元确许可缩放,使量子运算错误率更低。

量子纠错可通过跨多个物理量子位元编码资讯,形成逻辑量子位元(logical qubit)保护资讯。合适条件下,构建一个逻辑量子位元的物理量子位元越多,逻辑量子位元就会越强。但若每个额外物理量子位元增加的错误超过量子纠错优势,这方法就行不通,会导致高错误率。

Google量子AI团队使用称为surface code的特定纠错代码,增加量子位元数量,可降低错误率,以49个量子位元制作逻辑量子位元的表现,胜过17个量子位元制作的逻辑量子位元,是人们第一次成功完成缩放逻辑量子位元的实验性里程碑,研究成果更登上《自然》期刊。

Our latest quantum milestone, in@Naturetoday: for the 1st time ever,@GoogleQuantumAIhas experimentally demonstrated that it’s possible to reduce errors by increasing the # of qubits, bringing us a step closer to large-scale quantum computers.#GoogleAIhttps://t.co/NTh50sPjP8

— Sundar Pichai (@sundarpichai)February 22, 2023

Google首席执行官皮猜(Sundar Pichai)表示,这让Google离大规模量子计算机更进一步。

Google突破大幅改变操作量子计算机方式,不再逐一处理量子处理器的物理量子位元,而是将一组量子位元视为一个逻辑量子位元以降低错误率,实现有用的量子算法。

(首图来源:Google Blog)