陈根：量子纠错实现新突破

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文/陈根

据英国《新科学家》报道，IBM公司已成功地大幅减少了防止量子计算机出现错误所需的量子比特数。其最新的量子纠错方法或能减少构建有用的量子机器所需的量子比特数量。

当今量子计算机的最大问题是噪声，它们的错误率约为千分之一，而经典计算机错误率约为十亿分之一。也就是说，如果想降低量子计算机上的错误率，科学家需要许多额外的量子比特（可能是数百万甚至更多）来检查错误并确保最终答案是准确的。

基于此，IBM研究团队提出了一种可纠正错误的程序，同时保持低错误所需的量子比特数量以减少成本。

他们的协议基于一种设置，其中计算机中的每个量子比特通过量子纠缠与其他6个量子比特连接，以便7个连接的量子比特中的每一个都可以监视其他量子比特。目前最具前景的量子纠错码是表面码，它将每个量子比特与其他4个量子比特连接，从而可轻松地将它们排列在芯片表面上的简单网格中，但这种新设置需要两个并行网格达到所需的连接水平。

新方法需要新型芯片和远程连接器来连接这些芯片上的量子比特，但它可将量子计算机中存储信息所需的量子比特数量减至1/10。它可使用288个量子比特实现一定程度的纠错，而使用表面码则需要4000个量子位。

AI技术的突破将会加速量子计算技术的发展，不论是从研发的技术驱动借助于AI驱动，还是数据的大爆炸需求催生更急迫的算力技术革命。

不论是更高效的量子纠错，还是量子比特数的提升，都在加速突破技术的困境，以实现量子计算的商业化落地应用。其中高效量子的纠错技术，更是商业落地的核心。

量子计算本身就是基于量子纠缠来实现，而在量子纠缠的通讯传输过程中，如果实现与保障纠缠的准确性，这是商业化，或者说实现规模化应用的核心。也就是说，如果不能有效解决量子纠缠过程中的纠错问题，在纠缠过程中的错误率不能有效控制，量子计算就无法实现落地应用。