北京時(shí)間 2 月 23 日早間消息，據(jù)報(bào)道，根據(jù)最新發(fā)表在《自然》雜志上的文章，谷歌宣布，在糾正當(dāng)前量子計(jì)算機(jī)的固有錯(cuò)誤方面取得突破。這標(biāo)志著，人類在解決量子計(jì)算最大技術(shù)障礙方面邁出了早期但可能意義重大的一步。
谷歌量子計(jì)算項(xiàng)目負(fù)責(zé)人哈特穆特?奈文(Hartmut Neven)表示，這一新發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著“我們?cè)陂_發(fā)實(shí)用量子計(jì)算機(jī)的過程中的一個(gè)重要里程碑”，而糾錯(cuò)是“任何量子計(jì)算技術(shù)都必須解決的問題”。
由于量子比特只能保持量子態(tài)極短的時(shí)間，因此目前的量子計(jì)算機(jī)很難產(chǎn)生有用的結(jié)果。這意味著，在量子計(jì)算機(jī)完成計(jì)算之前，量子系統(tǒng)中編碼的信息就會(huì)丟失。因此，找到一種方式糾正隨之而來的錯(cuò)誤是量子計(jì)算技術(shù)面臨的最大挑戰(zhàn)。
一些量子計(jì)算創(chuàng)業(yè)公司認(rèn)為，短期內(nèi)解決這個(gè)問題的辦法是探索新方式，對(duì)目前的“噪聲機(jī)器”進(jìn)行編程，但這種做法意味著，量子計(jì)算機(jī)相比于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的性能提升有限。此外到目前為止，這方面的努力尚未取得實(shí)際效果。這也使得越來越多的人認(rèn)為，在糾錯(cuò)問題得到更全面的解決之前，量子計(jì)算不具有實(shí)用性。
谷歌的研究人員表示，已經(jīng)找到一種方法，將量子計(jì)算機(jī)中正在處理的信息分散到多個(gè)量子比特上。這意味著，即便單個(gè)量子比特脫離了量子態(tài)，但作為一個(gè)整體的系統(tǒng)可以保存足夠多的信息足夠長(zhǎng)時(shí)間，來完成一項(xiàng)計(jì)算。
根據(jù)發(fā)表在《自然》雜志上的文章，隨著谷歌擴(kuò)大技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模，使其在更大的量子系統(tǒng)上運(yùn)行，錯(cuò)誤率僅降低了 4%。但研究人員指出，這是人類首次實(shí)現(xiàn)，擴(kuò)大量子計(jì)算機(jī)的規(guī)模沒有導(dǎo)致錯(cuò)誤率上升。奈文表示，這表明谷歌已經(jīng)突破了“平衡點(diǎn)”。在此之后，進(jìn)一步的發(fā)展將實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的性能提升，最終帶來第一臺(tái)可以實(shí)際使用的量子計(jì)算機(jī)。
谷歌研究員朱利安?凱利(Julian Kelly)說，此次的突破來自于谷歌對(duì)量子計(jì)算機(jī)所有組件的優(yōu)化，涉及量子比特的質(zhì)量控制、控制軟件，以及用于將計(jì)算機(jī)冷卻至接近絕對(duì)零度的低溫設(shè)備。這些優(yōu)化將錯(cuò)誤的數(shù)量減少到了足夠低，使得擴(kuò)大系統(tǒng)規(guī)模不會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤率呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)上升。
谷歌將這一突破描述為建造實(shí)用量子計(jì)算機(jī)所需完成的 6 個(gè)步驟中的第二步。下一步包括完善量子計(jì)算機(jī)的工程設(shè)計(jì)，以便只需要 1000 個(gè)量子比特就可以實(shí)現(xiàn)所謂的“邏輯量子比特”。邏輯量子比特建立在物理量子比特之上，可以實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)的運(yùn)行。奈文表示，谷歌相信，只要能找到如何構(gòu)建 1000 個(gè)邏輯量子比特并將其連接至單個(gè)系統(tǒng)的方法，就可以獲得一臺(tái)可實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)。
谷歌關(guān)于量子計(jì)算的研究以往曾引發(fā)爭(zhēng)議。2019 年，谷歌發(fā)表在《自然》雜志的一篇文章稱，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“量子霸權(quán)”，即讓量子計(jì)算機(jī)完成傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無法完成的計(jì)算。然而，這一說法遭到了 IBM 和其他公司的挑戰(zhàn)。隨著新編程技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)性能的提升，量子計(jì)算實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”的時(shí)間也在被推遲。
在本周發(fā)表的文章中，谷歌的研究人員表示，對(duì)這一最新突破持“謹(jǐn)慎”態(tài)度。他們表示，在糾錯(cuò)技術(shù)未來應(yīng)用至更大規(guī)模的量子系統(tǒng)時(shí)，仍有一定的可能無法發(fā)揮作用。
