Google的新量子芯片柳树。 (谷歌)
尽管走向制造实用的,基于Qubit的系统仍然不稳定,并且非常容易受到错误的影响,Google可能朝着修复迈出了重要一步。
通过新揭开的量子芯片,Google工程师通过了错误处理的重要里程碑。具体来说,他们已经能够保持一个逻辑量子稳定的稳定性,因此可能每小时发生一次错误,这对每隔几秒钟失败的以前的设置都是一个巨大的改进。
Qubits是量子信息的基本构建块。与可以存储1或0的经典计算的位不同,这些量子位可以存储1,0或两者的叠加。该组合是设计算法的强大工具,该算法可能会使经典的计算机无法解决的话,如果他们能够解决该问题,则可以解决该问题。

不幸的是,量子位是微妙的事物,它们容易与环境纠缠并失去其数学特性。尽管当今的系统足够强大,可以确保99.9%的可靠性,但实际系统需要错误率在万亿美元中更接近一个。
为了应对这些脆弱的Qubits中的错误,研究人员可以在叠加的许多粒子上传播单个逻辑Qubits。但是,只有在额外的物理量子位的纠正速度明显比产生的速度要快的速度明显更快的情况下,这种缩放才能起作用。
“ Willow是第一个处理器,当错误校正量子尺寸变大时,它们会变得更好,”写Google Quantum AI团队的研究科学家Michael Newman和Kevin Satzinger。
“每次我们将编码的Qubits从3×3增加到5×5到7×7物理Qubit的晶格时,编码的错误率都会被抑制两个倍。”
柳有105个物理Qubit,以及其架构的结合以及它使用的错误校正算法导致了其在稳定性方面的成功 - 更多的量子位意味着更少的错误。
从那以后这一直是一个问题量子误差校正技术是在1990年代中期首次引入的。虽然仍然有一条漫长的道路可以完全实现在此方法之后,大规模量子操作至少可能是可行的。
“这证明了量子误差校正所承诺的指数误差,量子计算的近30岁目标以及解锁大规模量子应用的关键要素:”写纽曼和塞辛格。
稳定性并不是Willow的唯一好处:Google说,它能够在五分钟内完成一项特定的量子任务,这将需要我们最快的超级计算机之一10亿年级(这是专门为专门创建的任务,但它仍然显示出可能的)。
错误总是存在,但是研究人员的目的是使它们不足以使量子处理变得实用。这将需要更好的硬件,更多的量子和升级算法。
“量子误差校正看起来现在正在工作,但是当今的千分之一错误率与明天所需的一千万千万错误率之间存在很大的差距:”写纽曼和塞辛格。
该研究的未经编辑的预览版已发表在自然。