計(jì)算機(jī)也會(huì)犯錯(cuò)。如果量子計(jì)算機(jī)想在實(shí)用性方面取得進(jìn)展，并解決普通計(jì)算機(jī)無法解決的問題，有效糾錯(cuò)就是必備技能。

　　美國(guó)谷歌公司研究人員在新一期英國(guó)《自然》雜志發(fā)表論文說，首次通過實(shí)驗(yàn)證明可以通過增加量子比特的數(shù)量來降低計(jì)算錯(cuò)誤率。這個(gè)“量子糾錯(cuò)”方面的成就，是谷歌2019年宣布成功演示“量子霸權(quán)”后，在其量子計(jì)算路線圖上達(dá)到的第二個(gè)關(guān)鍵里程碑。

　　對(duì)于普通計(jì)算機(jī)來說，芯片存儲(chǔ)信息的單位是比特，會(huì)將一些信息復(fù)制到冗余的“糾錯(cuò)”比特中。如果因宇宙射線擾亂電路等意外而發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，芯片可以在“糾錯(cuò)”比特的幫助下發(fā)現(xiàn)問題并修復(fù)。

　　但“在量子信息領(lǐng)域，我們無法做到這一點(diǎn)”，谷歌量子硬件主管朱利安·凱莉說。量子計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)信息的單位是量子比特，因其可以同時(shí)處于0和1的疊加態(tài)等量子特性，它可以帶來更快的計(jì)算速度，但一個(gè)量子比特的信息不能像普通計(jì)算機(jī)糾錯(cuò)機(jī)制那樣簡(jiǎn)單地復(fù)制到冗余量子比特上。因此，如何糾正可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤成為量子計(jì)算機(jī)需要解決的問題。

　　科研人員為此提出了“量子糾錯(cuò)”方案，即將一些物理上的量子比特組合起來，當(dāng)作一個(gè)邏輯上的量子比特，然后可以使用一些物理量子比特來檢查邏輯量子比特的“健康”狀況，并糾正錯(cuò)誤。

　　谷歌團(tuán)隊(duì)在最新論文中報(bào)告了2種不同大小的邏輯量子比特。其中一個(gè)使用17個(gè)量子比特，一次能夠從一個(gè)錯(cuò)誤中恢復(fù)；另一個(gè)較大版本使用49個(gè)量子比特，可以從兩個(gè)同時(shí)發(fā)生的錯(cuò)誤中恢復(fù)，并且性能略好于前一個(gè)版本。

　　不過，錯(cuò)誤率仍需進(jìn)一步降低。谷歌量子計(jì)算部門負(fù)責(zé)人哈特穆特·內(nèi)文說：“它下降了一點(diǎn)，但我們需要它大幅下降。”

　　荷蘭代爾夫特理工大學(xué)研究量子糾錯(cuò)的理論物理學(xué)家芭芭拉·特哈勒指出，這一成就令人印象深刻，因?yàn)楹茈y做到這一點(diǎn)，但目前的性能改進(jìn)仍較小，還不能保證使用更大版本會(huì)提供更好的性能。

　　新加坡地平線量子計(jì)算公司物理學(xué)家喬·菲茨西蒙斯表示，科學(xué)界有許多實(shí)驗(yàn)室都在朝著有效量子糾錯(cuò)的方向前進(jìn)，谷歌最新成果顯示了這方面的許多必備特征，但量子比特還需要把信息存儲(chǔ)足夠長(zhǎng)的時(shí)間以便計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，“谷歌的團(tuán)隊(duì)尚未實(shí)現(xiàn)這一壯舉”。菲茨西蒙斯說，考慮到量子計(jì)算系統(tǒng)需要擴(kuò)大，要看到“令人信服的可擴(kuò)展的糾錯(cuò)演示”，還需要持續(xù)改善。

　　谷歌制定的量子計(jì)算路線圖中包含六個(gè)關(guān)鍵里程碑。其中“量子霸權(quán)”為第一個(gè)，最新成果則是第二個(gè)。“量子霸權(quán)”又稱量子優(yōu)越性，即通過在某個(gè)特定問題上的計(jì)算能力超過現(xiàn)有最強(qiáng)的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，證明量子計(jì)算機(jī)的優(yōu)越性。2019年10月，谷歌研究人員領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志發(fā)表論文，宣布成功演示了“量子霸權(quán)”，其量子系統(tǒng)花費(fèi)約200秒完成傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)要1萬年才能完成的任務(wù)。

　　這一路線圖中的第六個(gè)里程碑，是擴(kuò)大規(guī)模后由100萬個(gè)物理量子比特組成的機(jī)器，可編碼1000個(gè)邏輯量子比特。內(nèi)文表示，在那個(gè)時(shí)候，“可以自信地承諾商業(yè)價(jià)值”。（新華社發(fā)）