可靠邏輯量子比特的規(guī)模化計(jì)算創(chuàng)建

科技日報(bào)2024年9月19日報(bào)道，據(jù)微軟官網(wǎng)日前宣布，該公司與量子計(jì)算公司Quantinuum組成的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)展示了可靠量子計(jì)算能力：創(chuàng)建了12個(gè)高度可靠的邏輯量子比特，并演示了規(guī)模化計(jì)算。團(tuán)隊(duì)還使用邏輯量子比特結(jié)合人工智能（AI）和云端高性能計(jì)算，展示了首個(gè)端到端化學(xué)模擬，解決了實(shí)際化學(xué)難題。這些成就表明人們的量子計(jì)算研究翻開新篇章，可用于加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

2024年4月，這一聯(lián)合團(tuán)隊(duì)曾創(chuàng)建了4個(gè)邏輯量子比特。在最新研究中，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)將名為Azure Quantum的量子比特虛擬化平臺，應(yīng)用于Quantinuum公司的H2離子阱量子計(jì)算機(jī)。H2改進(jìn)后實(shí)現(xiàn)了56個(gè)量子比特，由此創(chuàng)建的所有12個(gè)邏輯量子比特，都糾纏在一種復(fù)雜的排列中，稱為貓態(tài)或格林伯格-霍恩-澤林格（GHZ）態(tài)。當(dāng)進(jìn)行量子計(jì)算時(shí)，它們的電路錯(cuò)誤率為0.001 1，而相應(yīng)物理量子比特的電路錯(cuò)誤率0.024。

團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了邏輯量子比特的規(guī)模化計(jì)算，即利用邏輯量子比特演示了多項(xiàng)容錯(cuò)計(jì)算。在8個(gè)邏輯量子比特上，團(tuán)隊(duì)成功進(jìn)行了5輪重復(fù)糾錯(cuò)。此外，8個(gè)邏輯量子比特在糾錯(cuò)過程中還進(jìn)行了容錯(cuò)計(jì)算，成功展示了邏輯糾錯(cuò)運(yùn)算與多輪量子糾錯(cuò)的結(jié)合。8個(gè)邏輯量子比特的電路錯(cuò)誤率為0.002，而相應(yīng)物理量子比特的電路錯(cuò)誤率為0.023。這是計(jì)算與糾錯(cuò)良性結(jié)合的首次演示，展示了這些邏輯量子比特已能可靠地執(zhí)行越來越深入的量子計(jì)算。

為了進(jìn)一步展示量子計(jì)算在化學(xué)應(yīng)用中的實(shí)用性，團(tuán)隊(duì)使用端到端混合模擬，創(chuàng)造了一個(gè)混合式工作流，解決了一項(xiàng)化學(xué)中的實(shí)際問題：準(zhǔn)確估算重要催化中間體活性空間的基態(tài)能量。這也是高性能計(jì)算、AI和量子計(jì)算首次協(xié)同應(yīng)用于解決科學(xué)問題。

（2024年9月19日 張夢然 科技日報(bào)）