北京時間2月23日早間消息，據(jù)報道，根據(jù)最新發(fā)表在《自然》雜志上的文章，谷歌宣布，在糾正當前量子計算機的固有錯誤方面取得突破。這標志著，人類在解決量子計算最大技術障礙方面邁出了早期但可能意義重大的一步。
谷歌量子計算項目負責人哈特穆特·奈文（Hartmut Neven）表示，這一新發(fā)現(xiàn)標志著“我們在開發(fā)實用量子計算機的過程中的一個重要里程碑”，而糾錯是“任何量子計算技術都必須解決的問題”。
由于量子比特只能保持量子態(tài)極短的時間，因此目前的量子計算機很難產(chǎn)生有用的結果。這意味著，在量子計算機完成計算之前，量子系統(tǒng)中編碼的信息就會丟失。因此，找到一種方式糾正隨之而來的錯誤是量子計算技術面臨的最大挑戰(zhàn)。
一些量子計算創(chuàng)業(yè)公司認為，短期內(nèi)解決這個問題的辦法是探索新方式，對目前的“噪聲機器”進行編程，但這種做法意味著，量子計算機相比于傳統(tǒng)計算機的性能提升有限。此外到目前為止，這方面的努力尚未取得實際效果。這也使得越來越多的人認為，在糾錯問題得到更全面的解決之前，量子計算不具有實用性。
谷歌的研究人員表示，已經(jīng)找到一種方法，將量子計算機中正在處理的信息分散到多個量子比特上。這意味著，即便單個量子比特脫離了量子態(tài)，但作為一個整體的系統(tǒng)可以保存足夠多的信息足夠長時間，來完成一項計算。
根據(jù)發(fā)表在《自然》雜志上的文章，隨著谷歌擴大技術的應用規(guī)模，使其在更大的量子系統(tǒng)上運行，錯誤率僅降低了4%。但研究人員指出，這是人類首次實現(xiàn)，擴大量子計算機的規(guī)模沒有導致錯誤率上升。奈文表示，這表明谷歌已經(jīng)突破了“平衡點”。在此之后，進一步的發(fā)展將實現(xiàn)穩(wěn)定的性能提升，最終帶來第一臺可以實際使用的量子計算機。
谷歌研究員朱利安·凱利（Julian Kelly）說，此次的突破來自于谷歌對量子計算機所有組件的優(yōu)化，涉及量子比特的質(zhì)量控制、控制軟件，以及用于將計算機冷卻至接近絕對零度的低溫設備。這些優(yōu)化將錯誤的數(shù)量減少到了足夠低，使得擴大系統(tǒng)規(guī)模不會導致錯誤率呈現(xiàn)指數(shù)級上升。
谷歌將這一突破描述為建造實用量子計算機所需完成的6個步驟中的第二步。下一步包括完善量子計算機的工程設計，以便只需要1000個量子比特就可以實現(xiàn)所謂的“邏輯量子比特”。邏輯量子比特建立在物理量子比特之上，可以實現(xiàn)無差錯的運行。奈文表示，谷歌相信，只要能找到如何構建1000個邏輯量子比特并將其連接至單個系統(tǒng)的方法，就可以獲得一臺可實用的量子計算機。
谷歌關于量子計算的研究以往曾引發(fā)爭議。2019年，谷歌發(fā)表在《自然》雜志的一篇文章稱，已經(jīng)實現(xiàn)了“量子霸權”，即讓量子計算機完成傳統(tǒng)計算機無法完成的計算。然而，這一說法遭到了IBM和其他公司的挑戰(zhàn)。隨著新編程技術的發(fā)展，傳統(tǒng)計算機性能的提升，量子計算實現(xiàn)“量子霸權”的時間也在被推遲。
在本周發(fā)表的文章中，谷歌的研究人員表示，對這一最新突破持“謹慎”態(tài)度。他們表示，在糾錯技術未來應用至更大規(guī)模的量子系統(tǒng)時，仍有一定的可能無法發(fā)揮作用。
