量子规划机赛说念里，挤满了巨头和初创公司。由于量子规划机不错履诈欺命负载，处分现阶段即使是最弘远的规划机王人无法处分的问题，因此在群众范围内，量子规划阛阓正高速增长，数十亿好意思元流入这个领域。

由于这项技巧尚处于早期阶段，量子规划带来的收入仍然比支拨少许多倍，而况的确的量子规划机何时出现仍然存在争议。构建量子规划机面对许多繁重，其中一个要道身分是「量子纠错」。

量子比特是量子规划的基本运算单位，即量子系统的构成部分，它对温度波动、电磁辐照和振动等一系列外界干与王人非常敏锐。而量子纠错看成保护量子比特不受失实影响的一系列技巧，关于确保量子规划的准确性至关抨击。

位于加州圣巴巴拉的量子东说念主工智能实验室的商议东说念主员暗示，他们也曾处分了量子系统纠错的一个要道挑战，这是科学家们三十年来一直试图破解的问题。在一个系统中使用的量子比特越多，失实就会越多，而量子规划的发展需要得志的另一个必要条目是系统膨大的才略，但失实与量子比特数目成正比无疑对系统的膨大变成了防碍。

谷歌实验室的商议科学家Michael Newman暗示，纠错需要将许多物理量子比特荟萃到沿途，让它们协同使命，从而形成一个逻辑量子比特以完了量子纠错。

Newman在一次视频采访中告诉记者和分析师：“咱们但愿，跟着这些量子比特的集中越来越大，纠错的次数越来越多，完了量子比特越来越准确。问题是，跟着量子比特的集中变得越来越大，也会有更多的失实出现，是以咱们需要填塞好的确立，这么当咱们把集中作念大时，纠错才不错克服这些突出失实。”

20世纪90年代，「量子纠错阈值」想法被提议，其想法是淌若量子比特填塞好，那么跟着系统变得更大，这些物理量子比特组也不错变大，而况不会出现突出失实。谷歌暗示，这是一个三十年的宗旨，直到当今还莫得完了。

本周在《当然》杂志上，谷歌先容了最新的量子芯片Willow，其前身是谷歌旗下的Sycamore量子处理器。在使用72量子比特和105量子比特的Willow处理器实验中，谷歌的商议东说念主员测试了越来越大的物理量子位阵列，即逻辑量子比特，这些阵列大小从3×3、5×5到7×7不等，每次逻辑量子位的尺寸增多，王人能完了失实率「不增反降」。

Newman称：“每次咱们增多逻辑量子比特，约略进行各别化分组，从3×3、5×5再到7×7的物理量子位阵列，失实率王人莫得高涨，而况它骨子上一直不才降。咱们每一次增多尺寸，王人会使失实率下跌两倍。”

谷歌的量子硬件专揽Julian Kelly称纠错是“量子规划机的终极游戏”，并补充到：“要明确的是，淌若你莫得低于阈值，那么进行量子纠错真的莫同意念念，低于阈值是使这项技巧成为试验的要道身分。”

在《当然》的商论说文中，商议东说念主员写说念：“固然许多平台也曾展示了量子纠错的不同特征，但莫得一个量子处理器明确披露出低于阈值的性能。”他们补充说，量子规划容错需要的不仅是原始性能，还需要跟着时候的推移保握褂讪性，舍弃诸如泄漏之类的失实开首，并提高传统处理器的性能。而超导量子比特的操作时候从几十纳秒到几百纳秒不等，这在速率上提供了上风，但也对快速准确地解码失实提议了挑战。

Kelly在发布会上称，Willow纠错才略晋升的要道是芯片中矫正的量子比特，她说：“Willow集成了Sycamore的通盘优点，在此基础上有了更好且更多的量子比特。”

在《当然》杂志的论文中，商议东说念主员指出了Willow带来的晋升，如T1（掂量量子比特保握引发态的时候）和T2的矫正，他们将其归因于更好的制造技巧、比率工程和电路参数优化。商议东说念主员还防卫到Willow在解码方面的矫正，其使用了两种离线高精度解码器。

Kelly补充说，此前的Sycamore是在加州大学圣巴巴拉分校的一间分享洁净室里研发的，而建造我方的实验室为谷歌的商议东说念主员提供了更多的器具和更强的才略，Willow便是在谷歌我方的实验室里研发的，实验室内再行筹划的里面电路有助于改善T1和比率工程。

除了纠错功能，谷歌商议东说念主员还使用立地电路采样（RCS）基准测试了Willow的性能， RCS是刻下量子规划机不错完成的最难的基准测试。谷歌量子实验室创举东说念主兼认真东说念主Hartmut Neven在书记推出这款芯有顷说，通过基准测试不错笃定量子系统是否在作念佛典规划机作念不到的事情。

2019年，通过RCS基准测试披露，最快的传统规划机也需要一万年能力完成Sycamore所能完成的使命。而Willow出现后，其在五分钟内完成的规划将需要橡树岭国度实验室中领有1.68exaflops性能的超等规划机消耗10²⁵年能力完成。

Kelly称：“Willow性能跃升的要道不仅在于基于Sycamore进行矫正，更抨击的是它的使命集成了通盘部件。量子比特自己的质料必须填塞好，纠错能力开动，而咱们的纠错演示标明，在集成系统层面，一切王人能同期使命。从量子比特数目、T1到双量子比特失实率，一切王人在同期起作用，而相助恰是这项挑战长期以来难以攻克的原因之一。”

Neven称：\"芯片的通盘组件，如单量子比特门和双量子比特门、复位比特和读出比特，王人必须同期用心筹划和集成。淌若任何组件逾期或两个组件弗成很好地协同使命，王人会负担系统全体性能。因此，从芯片架构和制造到栅极征战和校准，最大圆寂地提高系统性邻接于咱们进程的方方面面。Willow的冲破是对量子规划系统的全体评估，而不局限于评估一个身分。”

实验室主任兼首席运营官Charina Chou在发布会上说，固然迄今为止的量子发现令东说念主同意，但这些收尾照旧不错用传统规划机来完成。因此，咱们面对的下一个挑战是：量子规划能否展现出澈底颠覆传统规划机的性能？还莫得东说念主在中型量子规划（NISQ，指有50-100量子比特的领域）期间展示过这么的收尾。

这是包括亚马逊、微软、IBM和稠密初创公司在内的其他厂商也在追求的宗旨，谷歌但愿Willow是完了这一宗旨的「要道一跃」。

本文由雷峰网编译自：https://www.nextplatform.com/2024/12/09/google-claims-quantum-error-correction-milestone-with-willow-chip/