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2022世界杯预选赛赛程欧洲(www.9cx.net):“量子纠错”证实可行?谷歌又向量子盘算机迈进一大步

admin2个月前51

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智器械(民众号:zhidxcom)

编译 | 贞逸

编辑 | 云鹏

智器械7月16日新闻,克日,据外媒报道,谷歌已经证实其Sycamore量子盘算机可以检测并修复盘算错误,这是大规模量子盘算的要害一步。

量子盘算机和通俗盘算机的盘算速率差距异常大。好比一个异常庞大的运算,传统盘算机需要运算1万年才得出效果,而Sycamore量子盘算机只需要200秒就能完成。

该研究论文问题为《通过循环纠错对位或相位错误举行指数抑制(Exponential suppression of bit or phase errors with cyclic error correction)》,该研究功效已于2021年7月14日在Nature杂志上揭晓。

论文链接:

https://doi.org/10.1038/s41586-021-03588-y

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一、量子盘算机纠错难题

量子盘算机和通俗盘算机一样,很容易泛起由底层物理系统“噪声”引起的错误。通俗盘算性能够通过加入具有纠错能力的校验码来举行检测。在量子盘算机中,问题要庞大得多,由于每个量子比特都处于0和1的夹杂状态,任何检测它们的方式都市直接损坏数据。

理论上有一种检丈量子盘算机错误的方式,就是通过将多个量子比特当做一个逻辑量子比特(logical qubit),从而能够在不损坏逻辑量子比特中的储存信息的情形下,发现并纠正错误。只管这样的逻辑量子比特以前就已经被缔造出来了,但直到现在它们还没有被用于纠错。

谷歌AI Quantum的Juian Kelly和他的同事们在谷歌的Sycamore量子盘算机上演示了这个观点。他们实现了嵌入在超导量子位二维网格(two-dimensional grid of superconducting qubits)中的一维链重复码(one-dimensional repetition codes)。重复码基于的量子比特数目从5个提高到21个时,对逻辑错误的抑制实现了最多100倍的指数增进。这种错误抑制能力在50次纠错实验中均显示稳固。

他们发现每增添一个物理量子比特,逻辑量子比特的错误率就会呈指数下降。研究小组虽然不能检测每一个分外的量子比特,然则当团体(collectively)丈量时,仍然有足够的信息来推断量子盘算是否发生了错误。

二、成熟的量子盘算机可能需要1000个量子比特

Kelly示意,能够解决量子盘算纠错问题,意味着未来有可能制造出更适用、更可靠、更成熟的量子盘算机(大规模的量子盘算机)。团队已经乐成地从观点上演示领会决量子盘算机纠错的方案,但仍然存在伟大的挑战。给每个逻辑量子比特添加更多的量子比特也会带来问题,由于每个物理量子比特自己都容易失足。一个逻辑量子比特遇到错误的几率随着其内部量子比特数目的增添而增添。

在这个历程中有一个盈亏平衡点,称为阈值(threshold),在这个临界点上,纠错功效捕捉到的问题比量子比特增添带来的问题更多。该团队以为,成熟的量子盘算机将需要1000个量子比特来制造每个逻辑量子比特,但Sycamore现在只有54个物理量子比特。

伦敦帝国理工学院的Peter Knight示意,谷歌的研究正在朝着未来量子盘算机所必须面临的难题迈进。他说:“若是我们不能做到这一点(量子盘算纠错),我们就不会有一个大规模的量子盘算机”。他对谷歌的突破示意赞美,以为谷歌团队找到了准确的量子盘算机生长的蹊径图。

结语:成熟的量子盘算机还要等多久?

谷歌团队发现的量子盘算纠错方式,而且错误抑制能力在50轮纠错盘算中保持稳固。这意味着量子纠错可以将错误率控制在一定局限,为未来的大规模量子盘算机研究提供了参考。

量子盘算机拥有通俗盘算机不能对比的速率优势,这在大数据时代显得尤其主要,岂论是解决数学难题照样数据展望都将占有自动优势。成熟的量子盘算机手艺泛起,很有可能会改变互联网产业生态。

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