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谷歌在量子计算机纠错技术取得重要突破 谷歌量子计算项目负责人哈特穆特·奈文（Hartmut Neven）表示，这一新发现标志着“我们在开发实用量子计算机的过程中的一个重要里程碑”，而纠错是“任何量子计算技术都必须解决的问题”。 由于量子比特只能保持量子态极短的时间，因此目前的量子计算机很难产生有用的结果。这意味着，在量子计算机完成计算之前，量子系统中编码的信息就会丢失。因此，找到一种方式纠正随之而来的错误是量子计算技术面临的最大挑战。 一些量子计算创业公司认为，短期内解决这个问题的办法是探索新方式，对目前的“噪声机器”进行编程，但这种做法意味着，量子计算机相比于传统计算机的性能提升有限。此外到目前为止，这方面的努力尚未取得实际效果。这也使得越来越多的人认为，在纠错问题得到更全面的解决之前，量子计算不具有实用性。 谷歌的研究人员表示，已经找到一种方法，将量子计算机中正在处理的信息分散到多个量子比特上。这意味着，即便单个量子比特脱离了量子态，但作为一个整体的系统可以保存足够多的信息足够长时间，来完成一项计算。 根据发表在《自然》杂志上的文章，随着谷歌扩大技术的应用规模，使其在更大的量子系统上运行，错误率仅降低了4%。但研究人员指出，这是人类首次实现，扩大量子计算机的规模没有导致错误率上升。奈文表示，这表明谷歌已经突破了“平衡点”。在此之后，进一步的发展将实现稳定的性能提升，最终带来第一台可以实际使用的量子计算机。 谷歌研究员朱利安·凯利（Julian Kelly）说，此次的突破来自于谷歌对量子计算机所有组件的优化，涉及量子比特的质量控制、控制软件，以及用于将计算机冷却至接近绝对零度的低温设备。这些优化将错误的数量减少到了足够低，使得扩大系统规模不会导致错误率呈现指数级上升。 谷歌将这一突破描述为建造实用量子计算机所需完成的6个步骤中的第二步。下一步包括完善量子计算机的工程设计，以便只需要1000个量子比特就可以实现所谓的“逻辑量子比特”。逻辑量子比特建立在物理量子比特之上，可以实现无差错的运行。奈文表示，谷歌相信，只要能找到如何构建1000个逻辑量子比特并将其连接至单个系统的方法，就可以获得一台可实用的量子计算机。 谷歌关于量子计算的研究以往曾引发争议。2019年，谷歌发表在《自然》杂志的一篇文章称，已经实现了“量子霸权”，即让量子计算机完成传统计算机无法完成的计算。然而，这一说法遭到了IBM和其他公司的挑战。随着新编程技术的发展，传统计算机性能的提升，量子计算实现“量子霸权”的时间也在被推迟。 在本周发表的文章中，谷歌的研究人员表示，对这一最新突破持“谨慎”态度。他们表示，在纠错技术未来应用至更大规模的量子系统时，仍有一定的可能无法发挥作用。 关键词： 量子计算机
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