QuEra宣布量子糾錯重大突破：2比1的量子比特比例

量子計算機極易產生高錯誤率，因此為了使量子比特能夠正常工作，需要大量冗余設計。通常情況下，構建一個可用的"邏輯"量子比特，需要數百乃至數千個物理量子比特。

這一問題長期以來嚴重阻礙了實用量子計算機的發展。如果一臺量子計算機要完成有意義的任務需要數千個邏輯量子比特，而構建每一個邏輯量子比特又需要數千個物理量子比特，那么總需求將達到數百萬個——然而目前已知規模最大的量子比特陣列僅剛剛突破6000個，且還只是一次實驗性演示。

目前規模最大的通用量子計算機，是IBM的Condor（搭載1121個超導量子比特）和Atom Computing的AC1000（搭載逾1200個中性原子量子比特），而這兩個數字均指物理量子比特，而非邏輯量子比特。

上周，量子計算公司QuEra發表了一篇論文，展示了僅用兩個物理量子比特即可構建一個邏輯量子比特的方案。中性原子量子計算機包含兩類量子比特——存儲型和計算型，兩者之間可以相互轉換。目前這一2比1的比例僅適用于存儲型量子比特。

"這篇論文目前還未展示對該量子比特執行操作的能力，"QuEra Computing首席商務官Yuval Boger表示，"我們已在其他編碼方案中實現了這一點，但還未在這個特定方案中實現。不過，沒有量子存儲，量子計算機本身就無法運行。"

他補充說，同一算法在量子計算機糾纏計算端的糾錯能力上也應有顯著提升。"但我們尚未發布那部分研究結果，相信很快就會公布。"

與Atom Computing類似，QuEra同樣研發中性原子量子計算機，其Gemini型號搭載260個物理量子比特，目前已面向商業市場開放。

"我們已經演示了一臺擁有3000個量子比特、可持續運行的機器，"Boger補充道。

他表示，這使實用量子計算機的到來已觸手可及。"仍有許多工作需要完成，但絕不需要再等個十年八年。"

與此同時，近期業界對量子計算機實際所需量子比特數量的估算也有所調整，這進一步影響了整體時間預期。例如，根據谷歌最新研究，量子計算機破解橢圓曲線密碼學所需的邏輯量子比特數量，最少可能只需1200個。

星座研究公司分析師Holger Mueller認為，QuEra的這一公告也有助于將中性原子技術確立為IBM超導方案之外的可行替代路線。

"這是一場糾錯能力的競賽，"他說。問題在于QuEra的方案究竟能否脫穎而出。"其結果的優越程度和突破意義，還有待進一步驗證。"他還指出，這篇論文聚焦于存儲型量子比特，盡管該公司計劃將相同算法擴展至其他量子比特類型。"因此，這是一份對保持中性原子技術及相關企業競爭力至關重要的研究報告。"

卡內基梅隆大學泰珀商學院運營管理教授Sridhar Tayur將量子計算突破劃分為四個層級。

"首先是停留在紙面上的理論成果，其次是實驗室中的概念驗證，"他說，"再往上是規模化原型機，最后才是生產級規模。"

他表示，QuEra目前的公告僅處于研究論文階段。許多人看到這些理論成果，腦海中便立刻浮現出商業產品的圖景，"但他們甚至還沒有對此進行任何物理層面的實驗驗證，"Tayur說道。

Q&A

Q1：QuEra發布的量子糾錯論文有什么具體內容？

A：QuEra發表的論文展示了一種新方案，僅需兩個物理量子比特即可構建一個邏輯量子比特，將傳統所需的數百乃至數千個物理量子比特大幅壓縮至2比1的比例。不過，目前該比例僅適用于中性原子計算機中的存儲型量子比特，對量子比特執行實際操作的能力尚未在這一特定方案中得到驗證。

Q2：中性原子量子計算機和超導量子計算機有什么區別？

A：超導量子計算機是目前IBM等公司采用的主流技術路線，而中性原子量子計算機則是QuEra和Atom Computing等公司采用的另一種技術方案。中性原子計算機包含存儲型和計算型兩類量子比特，可以相互轉換。QuEra此次發布的糾錯突破，有助于將中性原子技術確立為超導方案之外具有競爭力的替代路線。

Q3：QuEra的量子糾錯突破距離實際商用還有多遠？

A：根據卡內基梅隆大學教授Sridhar Tayur的分析，量子計算突破可分為理論論文、實驗室概念驗證、規模化原型機和生產級規模四個層級，QuEra目前的成果僅處于研究論文階段，尚無物理層面的實驗驗證。QuEra方面表示實用量子計算機"并不需要再等十年八年"，但距離真正商用仍有相當距離。