谷歌实现量子计算第二个里程碑，不过量子纠错“改进仍很小”

　　谷歌“量子人工智能”的一个完全组装量子系统。图片来源：谷歌量子人工智能

　　谷歌量子人工智能（Quantum AI）研究团队已经达到了通往实用量子计算机的第二个里程碑。这是继2019年谷歌量子计算机实现“量子霸权”后的又一成果。

　　2月23日，《自然》发布了该团队一项改善量子计算纠错技术的研究成果。他们演示了一种随着纠错规模增加而错误率下降的量子计算。这一进展向可扩展的量子纠错更进一步。

　　不过，团队负责人Hartmut Neven在一次发布会上承认，改进仍然很小，错误率需要进一步下降。

　　所有计算机都会出错。量子计算机更容易受物理系统背景“噪声”（或干扰）影响而出现错误，因而构建大型可靠的量子计算机离不开量子纠错。

　　当前一种被寄予希望的量子纠错方法是使用纠错码，即通过一组物理量子位形成一个逻辑量子位。该系统被称为表面码逻辑量子位。一般而言，扩展这样的系统意味着需要操作更多量子位，但这可能引入更多逻辑错误。为使逻辑性能随着编码规模增加而改善，总体的纠错需超过增加的逻辑错误。

　　在论文中，Neven和同事展示了一种逻辑量子位表面码，可以在系统规模增大时降低错误率。

　　他们建造了一个72个量子位的超导量子处理器，并用两种不同表面码做了测试——一种distance-5逻辑量子位（基于49个物理量子位）和一种较小的distance-3逻辑量子位（基于17个物理量子位）。

　　实验显示，较大表面码能够实现更好的逻辑量子位性能（每周期2.914%逻辑错误），优于较小的表面码（每周期3.028%逻辑错误）。

　　新加坡地平线量子计算公司的物理学家Joe Fitzsimons表示，全球各个实验室都在有效纠错方面取得了重大进展，谷歌的最新成果具备了许多必要的功能。

　　研究人员指出，尽管需要更多研究才能实现有效计算所需的逻辑错误率，但这项工作展示了未来开发更高效量子纠错技术的基本思路。