谷歌量子 AI 团队又取得新进展！
今日，谷歌 CEO 桑达尔・皮查伊撰写博客，介绍了公司量子计算又向前迈了一大步。谷歌量子 AI 团队有史以来首次通过实验证明：可以通过增加量子比特的数量来减少错误。
我们知道，在量子计算中，量子比特是量子信息的基本单元，可以呈现出超越 0 和 1 的更丰富状态。谷歌今天的突破代表了操作量子计算机方式的重大转变 —— 不再一个一个地处理量子处理器上的物理量子比特，而将一组物理量子比特当作一个逻辑量子比特。
在最新的研究中，谷歌用 49 个物理量子比特制作的逻辑量子比特超越了用 17 个量子比特制作的逻辑量子比特。相关的论文《Suppressing Quantum Errors by Scaling a Surface Code Logical Qubit》在 Nature 杂志上发表，谷歌达成了其自身量子计算发展路线图（如下）上的第二个里程碑。
谷歌构建有用纠错量子计算机的里程碑事件路线图，目前正在构建一个将在未来进行扩展的逻辑量子比特。
实验结果展示了逻辑量子比特（纠错量子计算机的基本单元）的原型，其性能接近支持可扩展容错量子计算的状态。
论文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05434-1
谷歌 CEO 皮查伊表示，「这项突破让我们离大规模量子计算机更近了一步。」
从物理量子比特到逻辑量子比特
量子纠错（QEC）代表了当今量子计算的重大转变，其中处理器上的每个物理量子比特都充当一个计算单元。QEC 提供了通过「用许多 good 量子比特换取一个 excellent 量子比特」来实现低错误率的方法：信息在多个物理量子比特上进行编码，以构建一个更具弹性且能够运行大规模量子算法的逻辑量子比特。在合适的条件下，用于构建一个逻辑量子比特的物理量子比特越多，逻辑量子比特就越强。
但是，如果每个额外的物理量子比特所增加的错误超过了量子纠错带来的优势，它将行不通。因此直到现在，高物理错误率仍占据主导。
为此，团队使用了一种被称为表面码（surface code）的特定纠错代码，并首次证明了增加代码的大小（size）可以降低逻辑量子比特的错误率。对于任何量子计算平台而言，这都是有史以来的第一次，谷歌通过从 17 个物理量子比特扩展到 49 个来减少出错源而实现。这项研究表明，只要足够小心，我们就可以生成大规模纠错量子计算机所需要的逻辑量子比特。
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