【文/王毅观察者网】“中国科研团队在量子纠错领域取得了巨大进展，在全球打造实用量子计算机的竞赛中迈出了重要一步。”香港《南华早报》12月26日报道，中国科学技术大学潘建伟研究员领导的团队研发出一款名为“祖冲之”的超导量子处理器。 3.2，成为美国以外第一支、全球第二支实现这一重要里程碑的团队，并在效率上超越谷歌。 “容错阈值”是衡量量子计算机能否在大规模条件下稳定运行的核心标准。量子纠错长期以来面临着纠错过程本身引入新错误的问题，并且随着错误被修复，系统变得更加不稳定。潘建伟团队表示，一旦跨过这个门槛，错误就会纠正动作不再削弱系统的稳定性，而是可以降低整体错误率，意味着“阈值越低，就越准确”。这是量子计算从理论可行性转向可扩展工程系统的先决条件。报道指出，与谷歌依靠额外硬件来抑制错误的方法不同，中国团队采用了基于微波的控制方法，在没有显着增加硬件复杂性的情况下实现了关键突破。中国团队在周三的一份声明中表示，该方法“可能比谷歌的解决方案更有效”，可以构建大规模、容错的量子计算机。 超导量子处理器「祖冲之3.2号」社交网络加拿大滑铁卢大学物理学家约瑟夫·爱默生在美国物理学会期刊《物理学》的一篇文章中评论称，量子比特很容易偏离设定状态，并默默地传播错误体制内。中国团队正在解决量子计算领域最困难的问题之一，并称这一突破是“伟大的成就”。据报道，量子计算机与传统计算机不同，传统计算机使用简单的开关逻辑。相反，它利用量子物理定律来工作。理论上，传统计算机需要数千年才能完成的复杂任务，例如优化复杂系统或模拟分子，可以在很短的时间内完成。但实际上，量子计算机面临着严重的不稳定问题。它的基本酉量子位对热、噪声和小干扰极其敏感，操作过程中的错误几乎是不可避免的。为了解决这个问题，科学家提出了量子纠错技术。该技术通过在多个量子位上分配信息并重复检测错误来保持计算的可靠性。但这种解决方案也有其矛盾之处昂斯。每次添加量子位并进行检测时，都会引入新的误差源。多年的实践表明，在满足某些条件之前纠正错误往往会适得其反。因此，研究人员关注了一个重要的点，称为“容错阈值”。低于阈值时，纠错产生的错误多于它消除的错误。一旦超过阈值，错误修复就会带来净收益，随着系统的发展而提高稳定性。据《南华早报》报道，中美两国多年来一直投资于表面码研究。该方法是目前最成熟、研究最广泛的量子纠错方法。一。 2022年，潘建伟团队利用超导量子处理器“祖丛智二号”实现了码距为3的表面编码逻辑量子位，首次验证了表面编码方案的可行性。第二年，谷歌发展了这项技术来实现前夕进行了码距为5的表面码纠错。然而，由于当时物理量子比特的错误水平较高，之前的研究都无法真正克服纠错阈值。今年2月，谷歌凭借其“Weeping Willow”处理器取得了突破。基于直流脉冲的量子态泄漏抑制方法在码距为7的表面码中实现了低于阈值的逻辑位。然而，该方法对二级处理器的芯片架构有严格的限制，在低温环境下需要更复杂的布线，这使得系统扩展具有挑战性。在最新的研究中，中国科学技术大学的一个团队采取了不同的方法。他们提出了一种基于107位“祖冲之3.2”量子处理器的全微波解决方案来抑制泄漏错误，而不是添加额外的硬件控制。中国研究人员还在com中构建了7位逻辑距离码与表面码纠错技术相结合。实验结果表明，随着系统规模的增大，总体错误率不增反降，误差抑制系数达到1.4，说明系统在纠错阈值以下运行，成功实现了“纠错越多越准确”的目标。此外，潘建伟团队还指出，全微波量子态泄漏抑制架构在硬件效率和可扩展性方面较谷歌的技术路线具有显着优势。由于这种方法对微波信号进行复用，并允许在同一根电缆上传输多个信号，因此有望显着降低布线复杂性和硬件负载，这是限制量子处理器规模的两个主要瓶颈。总的来说，研究人员相信他们的结果表明了一种更加灵活和可扩展的技术，这是预期的将量子计算机推向数十万甚至数百万比特。本文为观察者网独家稿件，未经许可不得转载。
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