谷歌，量子计算重大突破 - 开云体育官网

谷歌在Willow处理器上成功验证了一项名为“魔态培育”的技术，这使得量子错误率出现了显著下降。

量子计算机理论上可以通过同步处理大量可能性，带来指数级的运算速度提升。然而，在现有技术水平下，距离实现这一目标仍有很大差距。

据了解，在量子计算领域，光子（即光粒子）被当作量子比特使用，当它们相互连接时，其处理能力远超传统计算机所依赖的二进制0和1。量子比特能够同时处于0和1的状态，也就是所谓的叠加态，这让它们在信息处理上更为高效。

不过，量子比特很容易产生频繁的误差，这限制了量子计算机的当前发展。为了修正这些错误，机器需要利用所谓的“魔态”——谷歌研究院的科学家们认为，他们开发的量子芯片或许能为达成这一目标提供帮助。

相关研究成果已于周四在《科学》杂志上发表。据悉，谷歌在Willow处理器上验证了名为“魔态培育”的技术，使量子错误率降低了大约40倍：在未使用该技术时，每1000份魔态中约有4份存在缺陷；而应用培育技术后，每1万份魔态中仅有1份存在缺陷。T态的逻辑保真度达到了99.99%，这是该领域迄今为止的最高水平。

“魔态”是构建通用量子计算的核心要素。量子处理器要执行超越经典计算机能力的复杂运算，必须依靠魔态来生成所需的量子操作集。但魔态一旦使用就无法重复利用，这使其成为一种稀缺资源。此外，以足够低的错误率生成魔态，一直是构建实用型大规模系统所面临的重大挑战。

不仅如此，更大的难题在于生产成本。部分研究估算表明，量子计算机可能需要将高达95%的总算力用于魔态生产，留给实际计算任务的资源极其有限。这一瓶颈自2004年就被研究人员预见，此后二十年间，学界一直在探索降低魔态生产成本的方法，但进展缓慢。

在这项新研究中，研究人员展示了一种受园艺启发的“培养”技术，能够以更低成本提供“魔态”。

研究结果对2024年提出的理论方法进行了实验验证。当时，谷歌量子AI研究员Craig Gidney、Noah Shutty和Cody Jones在现有文献基础上提出了魔态培育方案。

其核心思路是将魔态生产过程设计成一套“过滤机制”：谷歌通过协同测量来检测错误并过滤掉无效尝试，从而用更少的资源生成更高质量的量子态。

而最新研究证实，在Willow超级计算机上，该方法对T态（量子计算中使用的一种特殊量子态）实现了99.99%的逻辑保真度，刷新了该领域纪录。

除了减少错误外，谷歌的研究人员还证明，纯化后的量子态可以在两种不同的纠错方法之间转移。这标志着该技术在集成到谷歌现有架构方面取得了进展。

不过，尽管取得了上述进展，谷歌也明确指出，要将该技术扩展到实际量子计算领域，仍需进一步研究。但这些发现为减少构建容错量子系统所需的硬件资源提供了一条潜在路径。

本文来自微信公众号“科创板日报”，作者：黄君芝，36氪经授权发布。