計算機也會犯錯。如果量子計算機想在實用性方面取得進展，并解決普通計算機無法解決的問題，有效糾錯就是必備技能。
美國谷歌公司研究人員在新一期英國《自然》雜志發表論文說，首次通過實驗證明可以通過增加量子比特的數量來降低計算錯誤率。這個“量子糾錯”方面的成就，是谷歌2019年宣布成功演示“量子霸權”后，在其量子計算路線圖上達到的第二個關鍵里程碑。
對于普通計算機來說，芯片存儲信息的單位是比特，會將一些信息復制到冗余的“糾錯”比特中。如果因宇宙射線擾亂電路等意外而發生錯誤時，芯片可以在“糾錯”比特的幫助下發現問題并修復。
但“在量子信息領域，我們無法做到這一點”，谷歌量子硬件主管朱利安·凱莉說。量子計算機存儲信息的單位是量子比特，因其可以同時處于0和1的疊加態等量子特性，它可以帶來更快的計算速度，但一個量子比特的信息不能像普通計算機糾錯機制那樣簡單地復制到冗余量子比特上。因此，如何糾正可能出現的錯誤成為量子計算機需要解決的問題。
科研人員為此提出了“量子糾錯”方案，即將一些物理上的量子比特組合起來，當作一個邏輯上的量子比特，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，并糾正錯誤。
谷歌團隊在最新論文中報告了2種不同大小的邏輯量子比特。其中一個使用17個量子比特，一次能夠從一個錯誤中恢復；另一個較大版本使用49個量子比特，可以從兩個同時發生的錯誤中恢復，并且性能略好于前一個版本。
不過，錯誤率仍需進一步降低。谷歌量子計算部門負責人哈特穆特·內文說：“它下降了一點，但我們需要它大幅下降?！?/p>
荷蘭代爾夫特理工大學研究量子糾錯的理論物理學家芭芭拉·特哈勒指出，這一成就令人印象深刻，因為很難做到這一點，但目前的性能改進仍較小，還不能保證使用更大版本會提供更好的性能。
新加坡地平線量子計算公司物理學家喬·菲茨西蒙斯表示，科學界有許多實驗室都在朝著有效量子糾錯的方向前進，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足夠長的時間以便計算機進行計算，“谷歌的團隊尚未實現這一壯舉”。菲茨西蒙斯說，考慮到量子計算系統需要擴大，要看到“令人信服的可擴展的糾錯演示”，還需要持續改善。
谷歌制定的量子計算路線圖中包含六個關鍵里程碑。其中“量子霸權”為第一個，最新成果則是第二個?！傲孔影詸唷庇址Q量子優越性，即通過在某個特定問題上的計算能力超過現有最強的傳統計算機，證明量子計算機的優越性。2019年10月，谷歌研究人員領銜的團隊在《自然》雜志發表論文，宣布成功演示了“量子霸權”，其量子系統花費約200秒完成傳統超級計算機要1萬年才能完成的任務。
這一路線圖中的第六個里程碑，是擴大規模后由100萬個物理量子比特組成的機器，可編碼1000個邏輯量子比特。內文表示，在那個時候，“可以自信地承諾商業價值”。（新華社發）
《光明日報》（ 2023年03月23日 14版）
