北京時間2月23日早間消息，據(jù)報道，根據(jù)最新發(fā)表在《自然》雜志上的文章，谷歌宣布，在糾正當前量子計算機的固有錯誤方面取得突破。這標志著，人類在解決量子計算最大技術(shù)障礙方面邁出了早期但可能意義重大的一步。
谷歌量子計算項目負責人哈特穆特·奈文（Hartmut Neven）表示，這一新發(fā)現(xiàn)標志著“我們在開發(fā)實用量子計算機的過程中的一個重要里程碑”，而糾錯是“任何量子計算技術(shù)都必須解決的問題”。
由于量子比特只能保持量子態(tài)極短的時間，因此目前的量子計算機很難產(chǎn)生有用的結(jié)果。這意味著，在量子計算機完成計算之前，量子系統(tǒng)中編碼的信息就會丟失。因此，找到一種方式糾正隨之而來的錯誤是量子計算技術(shù)面臨的最大挑戰(zhàn)。
一些量子計算創(chuàng)業(yè)公司認為，短期內(nèi)解決這個問題的辦法是探索新方式，對目前的“噪聲機器”進行編程，但這種做法意味著，量子計算機相比于傳統(tǒng)計算機的性能提升有限。此外到目前為止，這方面的努力尚未取得實際效果。這也使得越來越多的人認為，在糾錯問題得到更全面的解決之前，量子計算不具有實用性。
谷歌的研究人員表示，已經(jīng)找到一種方法，將量子計算機中正在處理的信息分散到多個量子比特上。這意味著，即便單個量子比特脫離了量子態(tài)，但作為一個整體的系統(tǒng)可以保存足夠多的信息足夠長時間，來完成一項計算。
根據(jù)發(fā)表在《自然》雜志上的文章，隨著谷歌擴大技術(shù)的應用規(guī)模，使其在更大的量子系統(tǒng)上運行，錯誤率僅降低了4%。但研究人員指出，這是人類首次實現(xiàn)，擴大量子計算機的規(guī)模沒有導致錯誤率上升。奈文表示，這表明谷歌已經(jīng)突破了“平衡點”。在此之后，進一步的發(fā)展將實現(xiàn)穩(wěn)定的性能提升，最終帶來第一臺可以實際使用的量子計算機。
谷歌研究員朱利安·凱利（Julian Kelly）說，此次的突破來自于谷歌對量子計算機所有組件的優(yōu)化，涉及量子比特的質(zhì)量控制、控制軟件，以及用于將計算機冷卻至接近絕對零度的低溫設備。這些優(yōu)化將錯誤的數(shù)量減少到了足夠低，使得擴大系統(tǒng)規(guī)模不會導致錯誤率呈現(xiàn)指數(shù)級上升。
谷歌將這一突破描述為建造實用量子計算機所需完成的6個步驟中的第二步。下一步包括完善量子計算機的工程設計，以便只需要1000個量子比特就可以實現(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，可以實現(xiàn)無差錯的運行。奈文表示，谷歌相信，只要能找到如何構(gòu)建1000個邏輯量子比特并將其連接至單個系統(tǒng)的方法，就可以獲得一臺可實用的量子計算機。
谷歌關(guān)于量子計算的研究以往曾引發(fā)爭議。2019年，谷歌發(fā)表在《自然》雜志的一篇文章稱，已經(jīng)實現(xiàn)了“量子霸權(quán)”，即讓量子計算機完成傳統(tǒng)計算機無法完成的計算。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)計算機性能的提升，量子計算實現(xiàn)“量子霸權(quán)”的時間也在被推遲。
在本周發(fā)表的文章中，谷歌的研究人員表示，對這一最新突破持“謹慎”態(tài)度。他們表示，在糾錯技術(shù)未來應用至更大規(guī)模的量子系統(tǒng)時，仍有一定的可能無法發(fā)揮作用。
