据英国《自然》杂志22日报道,谷歌科学家团队改善了量子计算机的纠错能力,演示了随着纠错规模增加,错误率反而降低的量子计算。这项工作意味着人们向可扩展的量子纠错更进一步,使量子计算机达到以足够低的错误率运行可用量子算法的水平。

 量子计算机和经典计算机一样,容易发生其背后物理系统“噪音”(或干扰)导致的错误,实现其潜能需要降低错误率。一种量子纠错方法是用所谓“纠错码”,即使用一组物理量子位(量子信息单位,相当于经典计算机的比特)形成一个逻辑量子位。这个系统称为表面码逻辑量子位,可以检测和纠正错误而不影响信息,但扩展这样的系统意味着操作更多量子位,这可能引入更多逻辑错误。为使逻辑性能随着编码规模增加而改善,总体的纠错需超过增加的逻辑错误。

 谷歌“量子人工智能”团队研究人员哈姆特·耐文及其同事,此次展示了一种逻辑量子位表面码,可以在系统规模增大时降低错误率。他们建造了一个72个量子位的超导量子处理器,用两种不同表面码做了测试:一种称为distance-5逻辑量子位(基于49个物理量子位),另一种是较小的distance-3逻辑量子位(基于17个物理量子位)。较大表面码展现出能够实现更好的逻辑量子位性能(每周期2.914%逻辑错误),优于较小的表面码(每周期3.028%逻辑错误)。

 研究团队指出,还需要更多研究实现有效计算所需的逻辑错误率,但目前这项工作,向人们展示出未来量子算法开发的基本要求。