突破后纠错量子位的可靠性提高了 800 倍，为量子计算的“下一阶段”铺平了道路

科学家们使用一种名为“主动综合症提取”的技术，从 30 个物理量子位中构建了 4 个逻辑量子位，并进行了 14,000 次实验，没有检测到任何错误。

科学家们创造了一组“逻辑量子位”，其错误率比物理量子位低 800 倍，为不久的将来有用、容错的量子计算机铺平了道路。

量子比特本质上很容易出错——这种敏感性被描述为“有噪音”。创建逻辑量子位是解决这个问题的一种方法。这些是通过量子纠缠联系在一起的物理量子位的集合，它们通过在不同的地方存储相同的信息来减少错误。这会在计算过程中分散可能的故障点。

在 4 月 2 日发表在预印本服务器 arXiv 上的一篇新论文中，科学家们证明，他们可以使用量子计算公司 Quantinuum 制造的 H2 量子处理器中 32 个物理量子位中的 30 个对 4 个逻辑量子位进行实验。公司。 

该团队由 Quantinuum 和微软的研究人员组成，在由逻辑量子位组成的基本量子电路上进行了 14,000 次实验，没有产生任何未检测到和纠正的错误。 

微软战略任务和技术执行副总裁 4 月 3 日在博客文章中表示，他们希望这项技术能够集成到由 100 个可靠逻辑量子位驱动的未来混合超级计算机中，这足以为组织提供科学优势。你>。 

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除了运行量子计算机所需的硬件之外，扩展量子计算机的最大问题之一是量子位的极高错误率。传统计算中的比特错误率为十亿分之一。 

然而，根据微软的说法，在量子电路上运行实验时，物理量子位的错误率约为百分之一。相比之下，新的逻辑量子位的错误率仅为十万分之一。 

Quantinuum 代表在一份声明中表示，研究人员通过将一种名为“主动综合症提取”的技术应用于 Quantinuum 的离子阱量子位和量子计算架构，实现了这一改进。 

该技术涉及在计算过程中诊断和纠正错误，而不会破坏逻辑量子位。由于量子位在处于两个二进制状态（代表计算数据的 1 和 0）之间的量子叠加状态时处理计算，因此您无法在不导致退相干（即叠加崩溃）的情况下查看它们。 

主动综合症提取是源自 2018 年 9 月发表的一篇论文的过程，并且由于这种逻辑量子位的组成方式而起作用。逻辑量子位包括少量物理量子位（称为辅助代码块），这些物理量子位不存储用于计算的数据，但逻辑量子位的信息暂时存储在其中，因此可以看到。通过应用这项技术，科学家们能够在块内窥视，然后识别并纠正出现的错误，而不会中断计算。

橡树岭国家实验室量子科学中心主任特拉维斯·汉布尔（Travis Humble）表示：“量子纠错和容错方面的突破对于实现量子计算在科学发现和能源安全方面的长期价值非常重要。”他没有参与这项研究。当前的研究，在一份声明中表示。“这样的结果使得量子计算系统的研究和开发能够持续发展。”

微软代表认为，这项研究代表了向他们所谓的“二级”量子计算的转变，在这种计算中，科学家们拥有可以扩展以可靠地解决问题的低误差量子硬件。相比之下，今天的量子计算机被描述为“嘈杂的中级量子”（NISQ）机器。 

其目标是达到 3 级机器并实现所谓的“量子霸权”，即达到量子计算机比最快的超级计算机更强大和更有能力的程度。