據英國《自然》雜志22日報道,谷歌科學家團隊改善了量子計算機的糾錯能力,演示了隨著糾錯規模增加,錯誤率反而降低的量子計算。這項工作意味著人們向可擴展的量子糾錯更進一步,使量子計算機達到以足夠低的錯誤率運行可用量子算法的水平。

 量子計算機和經典計算機一樣,容易發生其背后物理系統“噪音”(或干擾)導致的錯誤,實現其潛能需要降低錯誤率。一種量子糾錯方法是用所謂“糾錯碼”,即使用一組物理量子位(量子信息單位,相當于經典計算機的比特)形成一個邏輯量子位。這個系統稱為表面碼邏輯量子位,可以檢測和糾正錯誤而不影響信息,但擴展這樣的系統意味著操作更多量子位,這可能引入更多邏輯錯誤。為使邏輯性能隨著編碼規模增加而改善,總體的糾錯需超過增加的邏輯錯誤。

 谷歌“量子人工智能”團隊研究人員哈姆特·耐文及其同事,此次展示了一種邏輯量子位表面碼,可以在系統規模增大時降低錯誤率。他們建造了一個72個量子位的超導量子處理器,用兩種不同表面碼做了測試:一種稱為distance-5邏輯量子位(基于49個物理量子位),另一種是較小的distance-3邏輯量子位(基于17個物理量子位)。較大表面碼展現出能夠實現更好的邏輯量子位性能(每周期2.914%邏輯錯誤),優于較小的表面碼(每周期3.028%邏輯錯誤)。

 研究團隊指出,還需要更多研究實現有效計算所需的邏輯錯誤率,但目前這項工作,向人們展示出未來量子算法開發的基本要求。