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量子计算机的新突破

原理  · 公众号  · 科学  · 2024-12-10 21:00
    

主要观点总结

谷歌量子人工智能团队开发了一款名为Willow的超导量子处理器,实现了量子计算机的重大突破。该处理器采用先进的量子纠错技术,随着量子比特数量的增加,计算精度不断提高。通过表面码量子计算中的纠错机制,逻辑量子比特能够得到更好的保护,性能随之提升。Willow处理器展示了随着表面码大小的增加,错误抑制呈指数级增长,并在寿命和计算速度上超越了之前的量子计算机。研究团队预期未来量子芯片的改进速度将保持,达到每1000万次操作中出现1次错误的频率,这对于实用化量子计算机至关重要。

关键观点总结

关键观点1: 谷歌量子人工智能团队开发了Willow超导量子处理器,实现了量子计算的重大进展。

Willow处理器利用先进的量子纠错技术,能够在量子比特数量增加的情况下保持高精度计算。

关键观点2: 表面码量子计算中的纠错机制用于保护逻辑量子比特,随着表面码大小的增加,错误抑制呈指数级增长。

每个由n×n个量子比特组成的表面码代表一个单独的逻辑量子比特,表面码晶格越大,纠正错误的能力越强。

关键观点3: Willow处理器实现了逻辑量子比特的寿命超过其最佳物理量子比特的两倍,并能在大约5分钟内完成世界上最快的超级计算机估计需要10²⁵年才能完成的计算任务。

这个成就标志着量子计算机在纠错技术方面取得了突破,并展示了实用化量子计算机的潜力。

关键观点4: 研究团队预期未来的量子芯片将达到更高的精度水平,每1000万次操作中出现1次错误的频率将成为可能。

这种改进速度的实现将使量子计算机在实践中更加可靠和有效。


文章预览

众所周知, 量子计算机 在许多领域 (比如药物发现和密码学) 都有令人瞩目的潜力。然而,建造量子计算机所面临的一个重大挑战在于,量子计算机的基本组件—— 量子比特 ——极易受到外界的干扰,导致计算结果出现错误。而随着量子比特数量的增加,出错的可能性也会增加。如果没有有效的纠错方法,就会导致整个系统变得像经典计算机一样,无法发挥量子计算的优势。 现在,在一篇新发表于《自然》杂志的研究中, 谷歌量子人工智能 团队的研究人员报告称,他们开发了一个能使量子计算机的性能发生质的飞跃的超导量子处理器—— Willow 。这项研究表明,通过先进的 量子纠错 技术,量子计算机可以随着规模的扩大而以越来越高的精度执行计算。   越大 越精确   传统计算机芯片以 比特 (0或1) 的形式储存信息,而 量子计算机的 量 ………………………………

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