迈向大规模量子计算机的关键一步,谷歌在量子处理器上尝试错误校正
2021-08-27
海外星云 2021年10期
《自然》杂志刊登了谷歌量子AI团队的关于量子计算的新论文。
就在2019年的10月底,谷歌量子AI团队在《自然》杂志上刊登的论文称, 谷歌量子计算机实现了量子优越性,甚至已经实现了量子霸权,证明了量子计算机可以在特定计算任务上超过经典计算机。
谷歌在量子计算机的投入非常积极。2013年,谷歌与NASA及大学空间研究协会合作,设立了谷歌量子AI实验室。
纠错是普通计算机或传统计算机的标准功能,这些计算机使用两种状态位来存储数据:0和1。如果数据从0变为1,或者从1变为0,发送额外的奇偶校验位就会发出警告,这意味着计算机可以发现并修正这些错误。
由于每个量子比特的混合状态都以0和1存在,尝试测量它们都会直接破坏数据。一个理论解决方案是把众多的物理量子位聚集成一个逻辑量子位。虽然目前已经创建了类似的逻辑量子位,但是至今它们还没有被用于实际纠错。
谷歌量子AI团队的朱利安·凯利和他的同事在谷歌的Sycamore量子计算机上演示了这一概念。
Sycamore量子计算机的逻辑量子位大小从5到21个物理量子位不等,他们的研究发现,每增加一个物理量子位,逻辑量子位错误率就会呈指数级下降。研究小组能够仔细测量额外的量子位,并在综合测量时仍然能提供足够的信息来推断是否发生了错误。
凯利说,这意味着在未来创造实用、可靠的量子计算机是可能的。他说:“这基本上是我们在这个道路上迈出的第一步。这是一种实现大规模、容错计算机的可行方法。……
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