Quantinuum 的 H1 量子電腦成功使用三個邏輯編碼的量子位執行了一個完全容錯的算法

由 Quantinuum、QuTech（代爾夫特理工大學）和斯圖加特大學 (University of Stuttgart) 組成的一支跨學科團隊，利用 H1 量子電腦展示了容錯操作方面獲得的顯著進展

英國劍橋和科羅拉多州布隆菲2023 年 9 月 28 日 /美通社/ — 具備容錯能力的電腦正在引領全球對量子技術的興趣，它們為醫學、金融、環境等領域的一些世界性難題提供了根本性的新解決方案，並促進了人工智能的廣泛應用。然而，為實現這一新範式所製定的各種時間表需要實現重大突破和創新，其中最迫切的是從僅物理量子位元到容錯量子位元的過渡。

在邁向這一個目標最初的一項重要步驟中，全球最大的綜合性量子計算公司 Quantinuum 的科學家們攜手合作夥伴，首次在由 Honeywell 提供支援的 Quantinuum H1 量子電腦上演示了一個使用三個邏輯編碼的量子位執行數學程序的容錯方法。

容錯量子計算方法有望為真實世界中的問題提供解決方案，涵蓋分子模擬、人工智能、優化，以及網絡安全等領域。近年來在硬件、軟件和錯誤校正領域取得了一系列重要突破之後，Quantinuum 如今在 arXiv 上發佈了一篇新的論文，題為：「具有最小有趣顏色代碼的容錯一位加法」是一個自然的進步，並反映了進展正在不斷加快。

很多公司和研究團隊都致力於透過處理量子電腦執行操作時自然產生的噪音來實現容錯性。Quantinuum 是值得信賴的先行者，該公司曾經取得了一些重要突破，例如通過實時錯誤校正的方式在兩個邏輯量子位之間演示糾纏門，以及用兩個邏輯編碼的量子位模擬氫分子。

透過使用已知的最小容錯電路執行一位加法，該團隊實現了一個幾乎比未編碼電路低一個數量級的錯誤率，約為 1.1×10^-3，而未編碼電路的錯誤率約為 9.5×10^-3。目前觀察到的錯誤抑制是由 Quantinuum H 系列量子電腦中使用的量子電荷耦合器 (QCCD) 架構的物理錯誤率實現的，這些錯誤率低於迄今為止已知的任何其他系統。這些錯誤率均在容許容錯演算法的範圍內。

Quantinuum 的首席產品官和創始人 Ilyas Khan 表示：「除了在量子計算早期階段繼續向量子生態系統提供可能性的證據外，目前的演示還因其創新性而引人注目。我們 H 系列的離子陷阱架構提供了最低的物理誤差率以及由量子位元傳輸帶來的靈活性，這使我們硬件的用戶能夠擁有更廣泛的糾錯程式碼的選擇，也正是這一成功的關鍵所在。我們計劃將硬件的質量和真實世界中的一些有意義的任務相連接，請密切關注未來一段時間內更多重要的計算進展。」

低成本的邏輯 Clifford 閘與三維色碼的橫向 CCZ 閘結合，使團隊能夠將一位加法所需的兩量子位元閘和測量的數量從 1000 多個減少到 36 個。

Quantinuum 的高級研究科學家和本文的首席研究員 Ben Criger 表示：「我們在這裡演示的 CCZ 閘是Shor 演算法、量子蒙特卡洛、拓撲數據分析以及很多其他量子演算法的關鍵要素。這一結果證明，真實硬件現在已經能夠運行容錯量子計算的所有關鍵部分，涵蓋狀態準備、Clifford 門、非Clifford 門和邏輯測量。 」

關於 Quantinuum

Quantinuum 是全球最大的獨立綜合性量子計算公司，它由 Honeywell Quantum Solutions 領先的硬件和 Cambridge Quantum 領先的中間件以及應用程式相結合而成。科學為主導兼企業為驅動的 Quantinuum，加速量子計算及化學、網絡安全、金融和優化等多個領域的應用程式開發。該公司專注創造可擴展的商業量子解決方案，以解決能源、物流、氣候變化和醫療保健等多個領域內全球最迫切的問題。Quantinuum 於美國、歐洲和日本設有八個據點，並僱用超過 480 名員工，當中包括超過 350 多位科學家和工程師。如需更多資訊，請瀏覽 http://www.quantinuum.com。

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