來自Quantinuum, QuTech（荷蘭代爾夫特理工大學(xué)）和德國斯圖加特大學(xué)的多學(xué)科團隊使用H1量子計算機演示了容錯運算取得的顯著進(jìn)步
英國劍橋和科羅拉多州布魯姆菲爾德2023年9月28日 /美通社/ -- 容錯量子計算機為世界上一些最緊迫的醫(yī)學(xué)、金融和環(huán)境問題提供全新的解決方案，并促進(jìn)人工智能的真正廣泛使用。該計算機正推動全球?qū)α孔蛹夹g(shù)的興趣。 然而，為實現(xiàn)這一范式而制定的各種時間表需要重大突破和創(chuàng)新才能實現(xiàn)，而最緊迫的突破和創(chuàng)新是少數(shù)物理量子位向容錯量子位的轉(zhuǎn)移。
全球最大集成量子計算公司 Quantinuum 的科學(xué)家及合作者在這條道路上邁出了有意義的一步，他們演示了第一個容錯方法：在由Honeywell提供支持的Quantinuum H1量子計算機上，用三個邏輯編碼的量子位執(zhí)行數(shù)學(xué)程序。
容錯量子計算方法有望在分子仿真、人工智能、優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域，為切實解決現(xiàn)實世界問題開辟一種方式。 隨著近年來在硬件、軟件和糾錯方面取得的一系列重要突破，如今Quantinuum在arXiv上發(fā)表的一篇新論文 "Fault-Tolerant One-Bit Addition with the Smallest Interesting Colour Code" 中的成果是一種自然的進(jìn)步，體現(xiàn)了日益擴大的前進(jìn)步伐。
許多公司和研究小組專注于通過處理量子計算機運行時自然產(chǎn)生的噪聲來實現(xiàn)容錯。 Quantinuum是公認(rèn)的先驅(qū)，實現(xiàn)了多項首創(chuàng)，例如使用實時糾錯以完全容錯的方式演示兩個邏輯量子位之間的糾纏門，以及使用兩個邏輯編碼的量子位模擬氫分子。
通過使用已知最小的容錯電路執(zhí)行一位加法，該團隊實現(xiàn)了幾乎降低一個數(shù)量級的錯誤率，約為1.1x10-3，而未編碼電路的錯誤率約為9.5x10-3 。 Quantinuum的H系列量子計算機中使用的量子電荷耦合器件（QCCD）架構(gòu)的物理錯誤率，使觀察錯誤抑制成為可能。該錯誤率低于迄今為止已知的任何其他系統(tǒng)。 這些錯誤率落在容錯算法可行的范圍。
Quantinuum首席產(chǎn)品官兼創(chuàng)始人Ilyas Khan表示："除了繼續(xù)為量子生態(tài)系統(tǒng)提供量子計算早期可能性的證據(jù)，當(dāng)前的演示還值得注意的是它的獨創(chuàng)性。 我們H系列的離子陷阱架構(gòu)具有最低的物理錯誤率和源自量子位傳輸?shù)撵`活性，使得我們的硬件用戶能夠?qū)崿F(xiàn)更廣泛的糾錯碼選擇，這正是這一切成為可能的原因。 在我們將硬件質(zhì)量與現(xiàn)實世界中有意義的任務(wù)聯(lián)系起來時，請看好不久的將來將有更重要的計算進(jìn)步。"
低開銷邏輯Clifford門，結(jié)合三維色碼的橫向式CCZ門，使團隊能夠?qū)挝惶砑铀璧碾p量子位門和測量數(shù)量從1000多個減少到36個。
Quantinuum高級研究科學(xué)家兼該論文的主要研究者Ben Criger表示："我們在這里展示的CCZ門是肖爾算法、量子蒙特卡洛方法、拓?fù)鋽?shù)據(jù)分析和一系列其他量子算法的關(guān)鍵組成部分。 這一結(jié)果證明，現(xiàn)實硬件現(xiàn)在能夠共同運行容錯量子計算的所有基本要素，包括狀態(tài)準(zhǔn)備、Clifford門、非克利夫福德門和邏輯測量。"
關(guān)于Quantinuum
Quantinuum是全球最大的集成獨立量子計算公司，由Honeywell Quantum Solutions世界領(lǐng)先的硬件和Cambridge Quantum一流的中間件和應(yīng)用組合而成。 科學(xué)主導(dǎo)和企業(yè)驅(qū)動的Quantinuum加速著量子計算和在化學(xué)、網(wǎng)絡(luò)安全、金融和優(yōu)化方面的應(yīng)用開發(fā)。 公司重點關(guān)注創(chuàng)建可擴展的商業(yè)化量子解決方案，以解決全球在能源、物流、氣候變化和健康等領(lǐng)域中面臨的最緊迫問題。 該公司在美國、歐洲和日本的八個網(wǎng)點擁有超過480名員工，包括350多名科學(xué)家和工程師。 了解更多信息，請訪問 http://www.quantinuum.com 。
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