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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

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新一代量子芯片糾錯(cuò)能力實(shí)現(xiàn)突破

達(dá)到量子計(jì)算實(shí)際應(yīng)用必要條件

2024-12-11 科技日?qǐng)?bào) 張夢(mèng)然

【字體：大中小】

語(yǔ)音播報(bào)

量子計(jì)算有潛力在特定任務(wù)上提高計(jì)算速度，超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)。不過(guò)，量子計(jì)算機(jī)很容易出錯(cuò)，所以當(dāng)前的原型機(jī)無(wú)法運(yùn)行足夠長(zhǎng)的時(shí)間以實(shí)現(xiàn)實(shí)際輸出。量子計(jì)算研究人員為此設(shè)計(jì)的解決策略依賴量子糾錯(cuò)，即將信息分布到許多量子比特（量子信息的單位，類似于經(jīng)典計(jì)算機(jī)的比特）上，能在不破壞計(jì)算的情況下識(shí)別和補(bǔ)償錯(cuò)誤。但量子糾錯(cuò)需要的量子比特可能會(huì)引入更多的錯(cuò)誤，因此實(shí)現(xiàn)“低于閾值”的運(yùn)算一直存在挑戰(zhàn)——未糾錯(cuò)率要低于一個(gè)關(guān)鍵值，這樣才能按預(yù)期糾錯(cuò)并指數(shù)級(jí)地抑制錯(cuò)誤。

美國(guó)谷歌研究院此次報(bào)告了名為“Willow”的最新一代超導(dǎo)量子處理芯片架構(gòu)，該芯片能實(shí)現(xiàn)低于表面碼關(guān)鍵閾值的量子糾錯(cuò)。表面碼是一種特定的量子糾錯(cuò)技術(shù)。他們的系統(tǒng)能在數(shù)小時(shí)內(nèi)運(yùn)行最多100萬(wàn)個(gè)周期，同時(shí)實(shí)時(shí)解碼錯(cuò)誤并維持表現(xiàn)。

研究人員在一個(gè)72量子比特的處理器和一個(gè)105量子比特的處理器上運(yùn)行了表面碼。每次碼距從3增加到5再到7，邏輯錯(cuò)誤率減半。研究人員表示，這種對(duì)邏輯錯(cuò)誤的潛在抑制為運(yùn)行有糾錯(cuò)的大規(guī)模量子算法奠定了基礎(chǔ)。

根據(jù)《自然》雜志10日發(fā)表的一篇論文，谷歌最新一代量子芯片糾錯(cuò)能力實(shí)現(xiàn)突破，即將錯(cuò)誤抑制在一個(gè)關(guān)鍵閾值以下。這種量子糾錯(cuò)功能被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)未來(lái)量子計(jì)算實(shí)際應(yīng)用的必要條件。該芯片的性能擴(kuò)展后，或能推動(dòng)大規(guī)模容錯(cuò)量子計(jì)算的運(yùn)算要求。量子計(jì)算有潛力在特定任務(wù)上提高計(jì)算速度，超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)。不過(guò)，量子計(jì)算機(jī)很容易出錯(cuò)，所以當(dāng)前的原型機(jī)無(wú)法運(yùn)行足夠長(zhǎng)的時(shí)間以實(shí)現(xiàn)實(shí)際輸出。量子計(jì)算研究人員為此設(shè)計(jì)的解決策略依賴量子糾錯(cuò)，即將信息分布到許多量子比特（量子信息的單位，類似于經(jīng)典計(jì)算機(jī)的比特）上，能在不破壞計(jì)算的情況下識(shí)別和補(bǔ)償錯(cuò)誤。但量子糾錯(cuò)需要的量子比特可能會(huì)引入更多的錯(cuò)誤，因此實(shí)現(xiàn)“低于閾值”的運(yùn)算一直存在挑戰(zhàn)——未糾錯(cuò)率要低于一個(gè)關(guān)鍵值，這樣才能按預(yù)期糾錯(cuò)并指數(shù)級(jí)地抑制錯(cuò)誤。美國(guó)谷歌研究院此次報(bào)告了名為“Willow”的最新一代超導(dǎo)量子處理芯片架構(gòu)，該芯片能實(shí)現(xiàn)低于表面碼關(guān)鍵閾值的量子糾錯(cuò)。表面碼是一種特定的量子糾錯(cuò)技術(shù)。他們的系統(tǒng)能在數(shù)小時(shí)內(nèi)運(yùn)行最多100萬(wàn)個(gè)周期，同時(shí)實(shí)時(shí)解碼錯(cuò)誤并維持表現(xiàn)。研究人員在一個(gè)72量子比特的處理器和一個(gè)105量子比特的處理器上運(yùn)行了表面碼。每次碼距從3增加到5再到7，邏輯錯(cuò)誤率減半。研究人員表示，這種對(duì)邏輯錯(cuò)誤的潛在抑制為運(yùn)行有糾錯(cuò)的大規(guī)模量子算法奠定了基礎(chǔ)。

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