Amazon Web Services（AWS）启动了原型芯片是世界上第一个装有抗错误的“猫码头”的芯片 - 量子计算信息的基本单元。思想实验。
这（QPU），命名为“ Ocelot”，包括五个数据量置量或猫量量子，用于存储信息；五个由超导体tantalum制成的缓冲电路可以稳定猫刺；还有四个额外的量具检测数据处理过程中发生的错误。
这些内部组件分为两个集成的硅微芯片，每个硅微芯片大约为0.16平方英寸（1平方厘米），使设备足够小，以适合您的手指尖端。
新的体系结构旨在显着降低削减量子计算机中自然发生错误所需的成本和能量 - 科学家仍在试图找到解决方案的挑战（随着进步研究和另一个，其他）。
重要的是，研究人员表示，随着芯片的未来版本添加更多量子，这项新技术可能会成倍地减少错误。他们在2月26日在《杂志》上发表的一项新研究中概述了他们的发现。
拒绝量子噪声
由于量子位本质上是“嘈杂的”，这意味着它们对振动，热量，电磁干扰和空间的辐射的干扰敏感，因此它们比经典位更容易失败。经典位的错误率为100万分之一，而大约1,000个Qubit的错误率。当执行量子计算时，这种错误率通常会导致任何量子叠加中间分数和故障的崩溃。
两种类型的误差是位流误差，其中测量0的概率成为测量1的概率；和相叉误差，其中Qubit在其垂直轴上旋转180度。位流误差会影响位和Qubits，而相位流误差仅影响Qubits。与经典计算中的误差纠正相比，纠正量子系统中两种误差的需求都需要大量资源。
有关的：
因此，科学家说，量子计算机在接近实现之前需要数百万吨” - 从建造和运行这样的假设机器所需的物理空间，能源和资源方面，这是不可行的。这就是为什么更多的研究专注于构建与错误校正技术集成的可靠量子的原因。
“逻辑Qubits”是由多个物理量子台组成的，这些物理量子位存储相同的信息以传播失败点 - 是主要的错误校正方法。但是，AWS的研究人员说，如果不进一步改进硬件，当前的方法是巨大且高昂的成本，因为他们需要成千上万的物理速度来形成一个能够达到较低错误率的逻辑量子。
但是，Ocelot采用了由法国初创公司Alice＆Bob开发的设计。以著名的Schrödinger的Cat Thought实验命名，该Qubit的设计方式使其内在地抵抗了fllip误差。
利用新的“猫码头”
与像机器中使用的常规超导量子台不同和可以实现1和0的叠加，可以同时实现两个量子状态的双重叠加。爱丽丝和鲍勃科学家概述了这项技术在路线图和白皮书于2024年出版。
CAT量子量子使用具有明确定义的幅度和相位的经典状态的量子叠加来编码信息。它使用专门编码数据 - 在这种情况下，。
泵入系统的能量越多，创建的光子越多，并且可以访问振幅或振荡器状态越多，从而更好地保护量子信息。科学家们说，增加振荡器中光子的数量可以使位叉误差的速率成倍小。这意味着，要降低错误率，您不需要增加量子计数；相反，您需要增加振荡器的能量。
过去十年中，以前的实验表明了单品示威活动中猫Qubit的潜力，包括来自其他团队的研究2015还有一个。发表在今年还概述了一种受Schrödinger的猫启发的错误纠正方法。但是，AWS的OCELOT是连贯的多猫量子量子系统集成到使用现有制造方法构建的芯片中的第一个示例。
在新研究中，科学家证明了用Ocelot进行的测量结果，这些测量表明位于物理量子级级别被指数抑制，而使用最简单的错误校正代码（称为重复代码）纠正了相折叠误差。 CAT量子和错误校正量子位之间的门也有效地检测相叉误差，同时保留了猫量子盘的功率以防止位叉误差。
结果表明，位叉时间接近1秒，大约比常规超导量子位的寿命长约1000倍。这是使用四个光子完成的，可以在数十微秒内测量的相叉时间，这足以校正量子误差。
然后，科学家测试了系统，以确定这种体系结构的行为能力像逻辑量子一样的有效性。在三个CAT Qubits运行代码时，总逻辑错误率为1.72％，使用五个CAT Qubits时为1.65％。总共有9个量子位（5个CAT和4个错误校正），它们的错误率与具有49个物理Qubit的系统相当。
可扩展的量子计算
科学家估计，使用OCELOT中的体系结构，这是一款未来具有“变革性社会影响”需求的量子计算机，只需使用标准的量子错误校正方法所需的十分之一资源。
“正在开发Ocelot的未来版本，该版本将指数降低逻辑错误率，这是由于组件性能的改善和代码距离的提高而实现的，”该研究的合着者，”费尔南多·布兰德（FernandoBrandão），加利福尼亚理论物理学教授和奥斯卡画家，加州理工学院应用物理学教授技术博客文章。他们说：“根据有偏见的噪声量身定制的代码，例如OCELOT中使用的重复代码，可以大大减少所需的物理量子数量。”
布兰布和画家补充说：“我们认为，Ocelot的架构凭借其硬件有效的错误校正方法，可以很好地定位量子计算的下一阶段：学习如何扩展。” “使用硬件有效的方法进行扩展将使我们能够更快，更具成本效益的量子计算机实现，从而使社会受益。”
