AWS研究人员将CAT量子位技术和额外的量子误差纠正组件结合到微芯片上。

亚马逊推出了首款量子计算芯片，该芯片采用可扩展架构，可将纠错成本降低高达90%。这款名为“Ocelot”的芯片是由加州理工学院AWS量子计算中心的一个团队开发的。

亚马逊声称，Ocelot代表了在构建容错量子计算机方面的突破，这些计算机能够解决当今传统计算机无法解决的商业和科学重要性问题。

该团队为Ocelot的架构使用了一种新颖的设计，从头开始构建纠错，并使用“CAT量子位”。

AWS结合了CAT量子比特和额外的量子纠错组件

根据亚马逊的说法，CAT量子比特 —— 以著名的薛定谔（Schrödinger）的猫思想实验命名 —— 从本质上抑制了某些形式的错误，减少了量子纠错所需的资源。

该公司透露，AWS研究人员首次将CAT量子比特技术和额外的量子纠错组件结合到微芯片上，该微芯片可以使用借鉴微电子工业的工艺以可扩展的方式制造。

“随着量子研究的最新进展，这不再是是否可行的问题，而是当实际应用时，容错量子计算机将可用于现实世界的应用。Ocelot是这一旅程中重要的一步，”AWS量子硬件总监奥斯卡·佩因特（Oskar Painter）说。

“在未来，基于Ocelot架构构建的量子芯片的成本可能只有当前方法的五分之一，因为纠错所需的资源数量大大减少。具体来说，我们相信这将使我们制造实用量子计算机的时间缩短至多5年。”

逻辑量子位存储器

发表在《自然》杂志上的研究结果显示，利用超导量子电路，研究人员实现了一个逻辑量子比特存储器，该存储器由编码玻色子量子比特与距离为d = 5的外部重复代码串联而成。稳定电路被动地保护CAT量子位免遭位翻转。重复码，使用辅助传输进行综合征测量，纠正量子比特的相位翻转。

“我们研究了逻辑量子比特存储器的性能和缩放，发现相位翻转纠正重复代码的操作低于阈值。逻辑比特翻转误差随着增加猫量子比特平均光子数而被抑制，这是由我们实现的猫传输噪声偏置的CX门实现的。”

研究人员透露，量子计算机面临的最大挑战之一是，它们对环境中最小的变化或“噪音”非常敏感。

据一份新闻稿称，振动、热量、手机和Wi-Fi网络的电磁干扰，甚至是来自外太空的宇宙射线和辐射，都可能使量子比特脱离量子态，导致正在进行的量子计算出现错误。

他们强调，从历史上看，这些问题使得建造能够执行任何重大复杂性的可靠、无错误计算的量子计算机极具挑战性。

“最大的挑战不仅仅是制造更多的量子位，而是让它们可靠地工作，”佩因特说。

研究人员透露，为了解决这个问题，量子计算机依赖于量子纠错，它使用跨多个量子位的量子信息的特殊编码 —— 以“逻辑”量子位的形式 —— 来保护量子信息不受环境的影响。

这也允许在错误发生时检测和纠正错误。不幸的是，根据新闻稿，考虑到获得准确结果所需的量子比特的绝对数量，目前的量子纠错方法成本巨大，因此成本过高。

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