量子打算机赛谈里，挤满了巨头和初创公司。由于量子打算机不错实践使命负载，处理现阶段即使是最遒劲的打算机齐无法处理的问题，因此在大师范围内，量子打算市集正高速增长，数十亿好意思元流入这个领域。

由于这项期间尚处于早期阶段，量子打算带来的收入仍然比支拨少许多倍，况兼委果的量子打算机何时出现仍然存在争议。构建量子打算机濒临许多贫瘠，其中一个重要要素是「量子纠错」。

量子比特是量子打算的基本运算单位，即量子系统的构成部分，它对温度波动、电磁放射和振动等一系列外界搅扰齐尽头敏锐。而量子纠错行为保护量子比特不受造作影响的一系列期间，关于确保量子打算的准确性至关雄壮。

位于加州圣巴巴拉的量子东谈主工智能实验室的谈判东谈主员暗示，他们已经处理了量子系统纠错的一个重要挑战，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，造作就会越多，而量子打算的发展需要答应的另一个必要条款是系统延迟的智商，但造作与量子比特数目成正比无疑对系统的延迟形成了防止。

谷歌实验室的谈判科学家Michael Newman暗示，纠错需要将许多物理量子比特聚首到全部，让它们协同使命，从而形成一个逻辑量子比特以收尾量子纠错。

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聚首越来越大，纠错的次数越来越多，收尾量子比特越来越准确。问题是，跟着量子比特的聚首变得越来越大，也会有更多的造作出现，是以咱们需要鼓胀好的缔造，这么当咱们把聚首作念大时，纠错才不错克服这些稀奇造作。”

20世纪90年代，「量子纠错阈值」想法被建议，其念念法是若是量子比特鼓胀好，那么跟着系统变得更大，这些物理量子比特组也不错变大，况兼不会出现稀奇造作。谷歌暗示，这是一个三十年的筹谋，直到面前还莫得收尾。

本周在《天然》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，谷歌的谈判东谈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加多，齐能收尾造作率「不增反降」。

Newman称：“每次咱们加多逻辑量子比特，大致进行互异化分组，从3×3、5×5再到7×7的物理量子位阵列，造作率齐莫得高潮，况兼它本色上一直不才降。咱们每一次加多尺寸，齐会使造作率下跌两倍。”

谷歌的量子硬件主宰Julian Kelly称纠错是“量子打算机的终极游戏”，并补充到：“要明确的是，若是你莫得低于阈值，那么进行量子纠错确切没故酷好，低于阈值是使这项期间成为施行的重要要素。”

在《天然》的谈判论文中，谈判东谈主员写谈：“天然许多平台已经展示了量子纠错的不同特征，但莫得一个量子处理器明确理解出低于阈值的性能。”他们补充说，量子打算容错需要的不仅是原始性能，还需要跟着时候的推移保抓结识性，摒除诸如泄露之类的造作着手，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造作建议了挑战。

Kelly在发布会上称，Willow纠错智商擢升的重要是芯片中改造的量子比特，她说：“Willow集成了Sycamore的整个优点，在此基础上有了更好且更多的量子比特。”

在《天然》杂志的论文中，谈判东谈主员指出了Willow带来的擢升，如T1（计算量子比特保抓激勉态的时候）和T2的改造，他们将其归因于更好的制造期间、比率工程和电路参数优化。谈判东谈主员还注释到Willow在解码方面的改造，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谈判东谈主员提供了更多的器用和更强的智商，Willow等于在谷歌我方的实验室里研发的，实验室内再行想象的里面电路有助于改善T1和比率工程。

除了纠错功能，谷歌谈判东谈主员还使用赶快电路采样（RCS）基准测试了Willow的性能， RCS是现时量子打算机不错完成的最难的基准测试。谷歌量子实验室独创东谈主兼精采东谈主Hartmut Neven在通知推出这款芯片霎说，通过基准测试不错详情量子系统是否在作念佛典打算机作念不到的事情。

2019年，通过RCS基准测试理解，最快的传统打算机也需要一万年智力完成Sycamore所能完成的使命。而Willow出现后，其在五分钟内完成的打算将需要橡树岭国度实验室中领有1.68exaflops性能的超等打算机浮滥10²⁵年智力完成。

Kelly称：“Willow性能跃升的重要不仅在于基于Sycamore进行改造，更雄壮的是它的使命集成了整个部件。量子比特自身的质地必须鼓胀好，纠错智力运行，而咱们的纠错演示标明，在集成系统层面，一切齐能同期使命。从量子比特数目、T1到双量子比特造作率，一切齐在同期起作用，而联接恰是这项挑战永恒以来难以攻克的原因之一。”

Neven称：\"芯片的整个组件，如单量子比特门和双量子比特门、复位比特和读出比特，齐必须同期全心想象和集成。若是任何组件过期或两个组件不可很好地协同使命，齐会连累系统全体性能。因此，从芯片架构和制造到栅极开拓和校准，最大门径地提高系统性聚首于咱们进程的方方面面。Willow的冲突是对量子打算系统的全体评估，而不局限于评估一个要素。”

实验室主任兼首席运营官Charina Chou在发布会上说，天然迄今为止的量子发现令东谈主兴盛，但这些效力如故不错用传统打算机来完成。因此，咱们濒临的下一个挑战是：量子打算能否展现出透顶颠覆传统打算机的性能？还莫得东谈主在中型量子打算（NISQ，指有50-100量子比特的范围）时间展示过这么的效力。

这是包括亚马逊、微软、IBM和浩繁初创公司在内的其他厂商也在追求的筹谋，谷歌但愿Willow是收尾这已筹谋的「重要一跃」。

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/