化工儀器網手機版
移動端訪問更便捷
谷歌新量子芯片實現精度里程碑
2024年12月11日 15:21:47
來源：化工儀器網 作者：楊 點擊量：5075
這一里程碑式的成就不僅大幅降低了量子計算的錯誤率，還顯著延長了量子信息的存儲壽命，為未來實現具備實用價值的量子計算機奠定了堅實基礎
【化工儀器網 項目成果】近日，谷歌量子AI團隊宣布了一項重大突破，他們在新研發的量子芯片上實現了“低于表面碼閾值的量子糾錯”(Quantum Error Correction Below the Surface Code Threshold)。這一里程碑式的成就不僅大幅降低了量子計算的錯誤率，還顯著延長了量子信息的存儲壽命，為未來實現具備實用價值的量子計算機奠定了堅實基礎。
量子計算的核心挑戰之一在于量子信息的脆弱性。由于量子態的敏感性，任何微小的擾動都可能導致信息的丟失或錯誤。為了應對這一挑戰，量子糾錯理論應運而生。該理論通過將量子信息分散到多個物理量子比特上，形成一種稱為“邏輯量子比特”的糾錯編碼，從而在理論上提高了信息的抗噪能力。
然而，要使這種技術在實踐中發揮作用，就必須證明這種將信息分散到多個量子比特上的方法可以有效降低錯誤率。谷歌團隊在最新的研究中，通過表面碼糾錯技術，成功實現了這一目標。
表面碼是一種拓撲碼，具有良好的可擴展性和工程實現價值，特別適合于超導量子芯片。谷歌團隊在一片包含105個量子比特的芯片中實現了碼距為7(d=7)的表面碼糾錯，同時在一片72量子比特芯片中實現了碼距為5(d=5)的表面碼糾錯及其實時解碼。
在兩種情況下，編碼后的邏輯量子比特中的信息存儲壽命均高于所有參與編碼的物理量子比特的壽命，即超過了糾錯的“盈虧平衡點”。具體來說，碼距為7的邏輯量子比特壽命達到了291微秒，而所有參與編碼的量子比特平均壽命為85微秒，最高119微秒。這意味著量子糾錯讓量子信息的存儲壽命延長了2.4倍。
除了表面碼糾錯技術的成功應用，谷歌團隊還首次在d=5的糾錯流程中實現了長時間的連續實時解碼。實時解碼對于實用的容錯量子計算是必要的，因為它允許系統在需要時立即糾正錯誤。然而，由于超導量子體系中門執行的速度非?？?，解碼器必須在同樣短的時間內完成解碼，這對解碼器的性能提出了極高的要求。
谷歌團隊開發的解碼器在一百萬個周期下，平均延時為63微秒，沒有表現出延時隨周期數逐漸增長的情況。這一成就表明解碼器能夠跟上糾錯碼的執行節奏，為實現實用的容錯量子計算提供了重要支持。
為了探索系統的錯誤率背景極限，谷歌團隊還測試了碼距為29的“重復碼”。測試結果表明，在碼距達到大約25之后，邏輯錯誤率就飽和了，約為百億分之一(10^-10)的水平。團隊發現這一背景錯誤率來源于大約每小時發生一次的不明來源的關聯錯誤。這一發現為未來量子糾錯技術的研究提供了新的方向。
谷歌的這項突破不僅展示了量子糾錯技術的巨大潛力，還為未來量子計算機的發展奠定了堅實基礎。通過不斷改進糾錯技術和提高量子芯片的性能，谷歌團隊有望在未來實現更低的錯誤率和更高的計算精度。這將使得量子計算機能夠解決目前無法解決的復雜問題，并在科學發現、藥物研發、材料科學等領域發揮重要作用。
相關研究成果Quantum error correction below the surface code threshold于近日發表于國際期刊《自然》(nature )。
參考來源：中國科學報
相關閱讀 Related Reading
查看更多+-
國家能源局發布促進能源領域民營經濟發展若干舉措 提升能源企業發展動能
近日，國家能源局發布關于促進能源領域民營經濟發展若干舉措的通知，支持民營企業提升發展動能，公平參與市場，提升能源政務服務水平。2025-04-29 11:06:13 -
近日，京津冀國家技術創新中心發布《國家重點研發計劃顛覆性技術創新重點專項2025年度項目申報指引》。2025-04-28 10:47:21
-
推動應急裝備創新發展 工信部啟動工業領域2025先進安全應急裝備推廣目錄推薦工作
近日，工業和信息化部辦公廳啟動了先進安全應急裝備推廣目錄(工業領域2025版)推薦工作，5月12日起開啟申報。2025-04-25 13:54:57 -
共促材料領域創新突破 國資委首次發布央企材料領域“十大基礎科學問題”
近日，國務院國資委首次面向全社會發布了中央企業材料領域“十大基礎科學問題”，聚焦納米材料、超導材料、未來材料、稀土材料、生物基材料...2025-04-23 13:29:40 -
近日，國務院常務會議審議通過了《健全新能源汽車動力電池回收利用體系行動方案》，從加強頂層設計、強化標準研制等方面對新能源汽車動力電...2025-04-22 14:31:16
-
近日，市場監管總局發布39項國家計量技術規范，涵蓋了時間頻率計量、機動車檢測、醫療設備、環境監測等多個領域。2025-04-18 16:49:49
版權與免責聲明
- ①凡本網注明“來源：化工儀器網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明“來源：化工儀器網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
- ②本網轉載并注明自其他來源（非化工儀器網）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
- ③如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發表之日起一周內與本網聯系，否則視為放棄相關權利。
