英国剑桥和科罗拉多州布鲁姆菲尔德2023年9月28日 /美通社/ -- 容错量子计算机为世界上一些最紧迫的医学、金融和环境问题提供全新的解决方案，并促进人工智能的真正广泛使用。该计算机正推动全球对量子技术的兴趣。 然而，为实现这一范式而制定的各种时间表需要重大突破和创新才能实现，而最紧迫的突破和创新是少数物理量子位向容错量子位的转移。

全球最大集成量子计算公司 Quantinuum 的科学家及合作者在这条道路上迈出了有意义的一步，他们演示了第一个容错方法：在由Honeywell提供支持的Quantinuum H1量子计算机上，用三个逻辑编码的量子位执行数学程序。

容错量子计算方法有望在分子仿真、人工智能、优化和网络安全等领域，为切实解决现实世界问题开辟一种方式。 随着近年来在硬件、软件和纠错方面取得的一系列重要突破，如今Quantinuum在arXiv上发表的一篇新论文 "Fault-Tolerant One-Bit Addition with the Smallest Interesting Colour Code" 中的成果是一种自然的进步，体现了日益扩大的前进步伐。

许多公司和研究小组专注于通过处理量子计算机运行时自然产生的噪声来实现容错。 Quantinuum是公认的先驱，实现了多项首创，例如使用实时纠错以完全容错的方式演示两个逻辑量子位之间的纠缠门，以及使用两个逻辑编码的量子位模拟氢分子。

通过使用已知最小的容错电路执行一位加法，该团队实现了几乎降低一个数量级的错误率，约为1.1x10-3，而未编码电路的错误率约为9.5x10-3 。 Quantinuum的H系列量子计算机中使用的量子电荷耦合器件（QCCD）架构的物理错误率，使观察错误抑制成为可能。该错误率低于迄今为止已知的任何其他系统。  这些错误率落在容错算法可行的范围。

Quantinuum首席产品官兼创始人Ilyas Khan表示："除了继续为量子生态系统提供量子计算早期可能性的证据，当前的演示还值得注意的是它的独创性。  我们H系列的离子陷阱架构具有最低的物理错误率和源自量子位传输的灵活性，使得我们的硬件用户能够实现更广泛的纠错码选择，这正是这一切成为可能的原因。 在我们将硬件质量与现实世界中有意义的任务联系起来时，请看好不久的将来将有更重要的计算进步。"

低开销逻辑Clifford门，结合三维色码的横向式CCZ门，使团队能够将单位添加所需的双量子位门和测量数量从1000多个减少到36个。 

Quantinuum高级研究科学家兼该论文的主要研究者Ben Criger表示："我们在这里展示的CCZ门是肖尔算法、量子蒙特卡洛方法、拓扑数据分析和一系列其他量子算法的关键组成部分。  这一结果证明，现实硬件现在能够共同运行容错量子计算的所有基本要素，包括状态准备、Clifford门、非克利夫福德门和逻辑测量。"

消息来源：Quantinuum