來自Quantinuum, QuTech（荷蘭代爾夫特理工大學(xué)）和德國斯圖加特大學(xué)的多學(xué)科團(tuán)隊(duì)使用H1量子計(jì)算機(jī)演示了容錯運(yùn)算取得的顯著進(jìn)步
英國劍橋和科羅拉多州布魯姆菲爾德2023年9月28日 /美通社/ -- 容錯量子計(jì)算機(jī)為世界上一些最緊迫的醫(yī)學(xué)、金融和環(huán)境問題提供全新的解決方案，并促進(jìn)人工智能的真正廣泛使用。該計(jì)算機(jī)正推動全球?qū)α孔蛹夹g(shù)的興趣。 然而，為實(shí)現(xiàn)這一范式而制定的各種時間表需要重大突破和創(chuàng)新才能實(shí)現(xiàn)，而最緊迫的突破和創(chuàng)新是少數(shù)物理量子位向容錯量子位的轉(zhuǎn)移。
全球最大集成量子計(jì)算公司 Quantinuum 的科學(xué)家及合作者在這條道路上邁出了有意義的一步，他們演示了第一個容錯方法：在由Honeywell提供支持的Quantinuum H1量子計(jì)算機(jī)上，用三個邏輯編碼的量子位執(zhí)行數(shù)學(xué)程序。
容錯量子計(jì)算方法有望在分子仿真、人工智能、優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域，為切實(shí)解決現(xiàn)實(shí)世界問題開辟一種方式。 隨著近年來在硬件、軟件和糾錯方面取得的一系列重要突破，如今Quantinuum在arXiv上發(fā)表的一篇新論文 "Fault-Tolerant One-Bit Addition with the Smallest Interesting Colour Code" 中的成果是一種自然的進(jìn)步，體現(xiàn)了日益擴(kuò)大的前進(jìn)步伐。
許多公司和研究小組專注于通過處理量子計(jì)算機(jī)運(yùn)行時自然產(chǎn)生的噪聲來實(shí)現(xiàn)容錯。 Quantinuum是公認(rèn)的先驅(qū)，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)首創(chuàng)，例如使用實(shí)時糾錯以完全容錯的方式演示兩個邏輯量子位之間的糾纏門，以及使用兩個邏輯編碼的量子位模擬氫分子。
通過使用已知最小的容錯電路執(zhí)行一位加法，該團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了幾乎降低一個數(shù)量級的錯誤率，約為1.1x10-3，而未編碼電路的錯誤率約為9.5x10-3 。 Quantinuum的H系列量子計(jì)算機(jī)中使用的量子電荷耦合器件（QCCD）架構(gòu)的物理錯誤率，使觀察錯誤抑制成為可能。該錯誤率低于迄今為止已知的任何其他系統(tǒng)。 這些錯誤率落在容錯算法可行的范圍。
Quantinuum首席產(chǎn)品官兼創(chuàng)始人Ilyas Khan表示："除了繼續(xù)為量子生態(tài)系統(tǒng)提供量子計(jì)算早期可能性的證據(jù)，當(dāng)前的演示還值得注意的是它的獨(dú)創(chuàng)性。 我們H系列的離子陷阱架構(gòu)具有最低的物理錯誤率和源自量子位傳輸?shù)撵`活性，使得我們的硬件用戶能夠?qū)崿F(xiàn)更廣泛的糾錯碼選擇，這正是這一切成為可能的原因。 在我們將硬件質(zhì)量與現(xiàn)實(shí)世界中有意義的任務(wù)聯(lián)系起來時，請看好不久的將來將有更重要的計(jì)算進(jìn)步。"
低開銷邏輯Clifford門，結(jié)合三維色碼的橫向式CCZ門，使團(tuán)隊(duì)能夠?qū)挝惶砑铀璧碾p量子位門和測量數(shù)量從1000多個減少到36個。
Quantinuum高級研究科學(xué)家兼該論文的主要研究者Ben Criger表示："我們在這里展示的CCZ門是肖爾算法、量子蒙特卡洛方法、拓?fù)鋽?shù)據(jù)分析和一系列其他量子算法的關(guān)鍵組成部分。 這一結(jié)果證明，現(xiàn)實(shí)硬件現(xiàn)在能夠共同運(yùn)行容錯量子計(jì)算的所有基本要素，包括狀態(tài)準(zhǔn)備、Clifford門、非克利夫福德門和邏輯測量。"
關(guān)于Quantinuum
Quantinuum是全球最大的集成獨(dú)立量子計(jì)算公司，由Honeywell Quantum Solutions世界領(lǐng)先的硬件和Cambridge Quantum一流的中間件和應(yīng)用組合而成。 科學(xué)主導(dǎo)和企業(yè)驅(qū)動的Quantinuum加速著量子計(jì)算和在化學(xué)、網(wǎng)絡(luò)安全、金融和優(yōu)化方面的應(yīng)用開發(fā)。 公司重點(diǎn)關(guān)注創(chuàng)建可擴(kuò)展的商業(yè)化量子解決方案，以解決全球在能源、物流、氣候變化和健康等領(lǐng)域中面臨的最緊迫問題。 該公司在美國、歐洲和日本的八個網(wǎng)點(diǎn)擁有超過480名員工，包括350多名科學(xué)家和工程師。 了解更多信息，請?jiān)L問 http://www.quantinuum.com 。
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