Quantinuum、QuTech (Delft University of Technology) 和 斯圖加特大學的跨領域團隊,利用 H1 量子電腦成功示範了使用三個邏輯編碼量子位進行完全容錯操作的重大進展
英國劍橋和美國科羅拉多州布魯姆菲爾德,2023年9月28日 – 能為醫療、金融和環境等領域提供革命性新解決方案,並促進 AI 的廣泛使用的容錯量子電腦,正在推動全球對量子技術的興趣。然而,為實現這種範式轉變而確立的各種時間表,都需要重大突破和創新才能保持可實現,其中沒有一個比從僅僅是物理量子位到容錯量子位的轉變更迫切。
Quantinuum的H2量子處理器,由Honeywell提供動力
作為沿這條道路邁出的第一步有意義的步驟之一,Quantinuum世界上最大的綜合量子計算公司的科學家們,以及合作者們,已經證明了第一種使用三個邏輯編碼量子位在 Quantinuum H1 量子計算機上執行數學運算的容錯方法,由 Honeywell 提供動力。
預計容錯量子計算方法將開啟實際解決跨領域真實世界問題的途徑,如分子模擬、人工智慧、優化和網絡安全。在近年來硬體、軟體和錯誤校正方面的一系列重要突破之後,Quantinuum 今天在 arXiv 上發表的一篇新論文中宣佈的最新結果「使用最小有趣的色碼進行容錯一位加法」是一個自然的進步,並反映了進展的日益加快。
許多公司和研究小組專注於通過處理量子計算機執行其操作時自然產生的噪聲來實現容錯。 Quantinuum 是一個經驗豐富的先驅,實現了以前的第一個,例如使用實時錯誤校正在完全容錯的方式下演示兩個邏輯量子位之間的糾纏門,以及使用兩個邏輯編碼量子位模擬氫分子。
通過使用最小已知的容錯電路執行一位加法,該團隊的錯誤率降低了近一個數量級,約為 1.1×10-3,而未編碼電路的錯誤率約為 9.5×10-3。觀察到的錯誤抑制是通過 Quantinuum H 系列量子計算機中使用的量子電荷耦合設備(QCCD)體系結構實現的,其物理錯誤率低於迄今為止所知的任何其他系統。這些錯誤率處於容錯算法可行的範圍內。
Ilyas Khan,Quantinuum首席產品官兼創始人說:「除了繼續為量子計算生態系統提供早期量子計算能做什麼的證據外,當前的演示值得注意的是其巧妙之處。我們 H 系列的離子阱體系結構提供了最低的物理錯誤率和來自量子位運輸的靈活性,這允許我們硬體的用戶實現更廣泛的錯誤校正碼選擇,這就是使其成為可能的原因。在未來時期,隨著我們將硬體質量與對現實世界有意義的任務聯繫起來,請密切關注進一步的重要計算進展。」
低開銷的邏輯 Clifford 門,結合三維色碼的橫向 CCZ 門,使團隊能夠將一位加法所需的兩量子位門和測量數量從 1000 多個減少到 36 個。
Ben Criger,Quantinuum高級研究科學家,也是該論文的主要調查員說:「CCZ 門在 Shor 的算法、量子蒙特卡羅、拓撲數據分析和許多其他量子算法中都是關鍵成分。這一結果證明,真實的硬體現在已經能夠運行容錯量子計算的所有基本要素 – 狀態準備、Clifford 門、非 Clifford 門和邏輯測量 – 一起。」
關於 Quantinuum
Quantinuum 是世界上最大的獨立綜合量子計算公司,由 Honeywell Quantum Solutions 世界領先的硬體和 Cambridge Quantum 領先類的中間件和應用程序合併而成。 Quantinuum 是由科學引領和企業驅動的,它加速了量子計算和跨化學、網絡安全、金融和優化的應用開發。 它的重點是創建可擴展的商業量子解決方案,以解決世界上在能源、物流、氣候變化和健康等領域最迫切的問題。 該公司僱用了 480 多人,其中包括 350 多名科學家和工程師,分佈在美國、歐洲和日本的八個地點。 欲了解更多信息,請訪問 http://www.quantinuum.com。
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