量子計算機朝實用的方向邁進了一大步。
當地時間 2 月 22 日,谷歌宣布,在量子計算機的糾錯方面取得了突破,這一研究結果已發表在英國《自然》雜志上。
在多數情況下,量子計算機很容易犯錯。這是因爲量子比特(量子位)依賴的量子态隻能維持不到一秒鍾。這意味着,計算機還沒來得及完成計算,量子系統中編碼的信息就很可能已經丢失了。
因此,糾正由此引起的錯誤,是業界面臨的最艱巨的技術挑戰。
在谷歌之前,一些研究人員用一種叫 " 糾錯碼 " 的方法來對機器進行糾錯,但這帶來的改進十分有限。因爲糾錯方面遲遲未出現有意義的進展,越來越多人對量子計算機的未來感到悲觀。
谷歌的研究人員表示,他們可以将量子計算機處理的信息通過多個量子比特傳播,這意味着,即使單個量子比特脫離了它們的量子态,整個系統依然可以保留足夠的信息來完成計算。
克服這一糾錯障礙,标志着量子計算機進入到新的發展階段。
谷歌量子研究負責人 Hartmut Neven 表示,該研究結果标志着 " 我們構建實用量子計算機之旅的一個裏程碑 "。他認爲糾錯是 " 任何量子計算技術都必須經曆的過程 "。
不過,根據《自然》雜志文章,采用谷歌新糾正方法的量子計算機,出錯率僅下降了 4%。研究人員解釋稱,這是第一次增加系統規模沒有導緻錯誤率上升,表明谷歌已經找到了一個 " 平衡點 "。
谷歌研究人員 Julian Kelly 表示,在糾錯方面取得突破,是因爲谷歌對其量子計算機的所有部件進行了改進,從量子比特的質量到控制軟件,再到用于将計算機冷卻到接近絕對零度的低溫設備。
Kelly 補充說,這已經将錯誤減少到足夠低的水平,因此系統規模增加而出錯率沒有呈指數級上升。
谷歌認爲,這一突破隻是構建實用量子計算機六個步驟中的第二步。下一步涉及完善工程學,這樣它隻需要 1000 個量子位就可以創建一個邏輯量子位(一個建立在不完美的物理量子位之上的抽象概念),使系統可以正常工作。
谷歌表示,一旦它找到了如何構建并将 1000 個邏輯量子位連接到一個單一系統的方法,它就會造出一台實用的量子計算機。