Quantinuum、QuTech(代尔夫特理工大学)和斯图加特大学的跨学科团队使用H1量子计算机演示了值得注意的容错操作进展
英国剑桥和美国科罗拉多州布鲁姆菲尔德,2023年9月28日 — 能为医学、金融和环境等世界最紧迫的问题提供全新的解决方案的容错量子计算机,以及促进人工智能真正广泛使用,正在推动全球对量子技术的兴趣。 然而,为实现这一范式变革而确立的各种时间表要保持可实现,需要重大突破和创新,其中没有哪一个比从仅仅物理量子比特向容错量子比特的转变更加迫切。
Quantinuum的H2量子处理器,由Honeywell提供支持
作为沿这条道路迈出的首批重要步骤之一,来自Quantinuum的科学家,这是世界上最大的集成量子计算公司,以及合作者,已经证明了第一种使用三个逻辑编码量子比特在Quantinuum H1量子计算机上以容错的方式执行数学过程的方法,该量子计算机由Honeywell提供支持。
预计容错量子计算方法将开辟解决跨领域实际问题的途径,如分子模拟、人工智能、优化和网络安全。在近年来硬件、软件和错误校正方面的一系列重要突破之后,Quantinuum今天在arXiv上发表的一篇新论文中宣布的结果,“使用最小有趣的颜色码进行容错一比特加法”是自然的下一步,反映了进展的加快速度。
许多公司和研究小组专注于通过处理量子计算机执行操作时自然出现的噪声来实现容错。Quantinuum是一个公认的先驱,在先前实现了第一,比如使用实时错误校正以完全容错的方式演示两个逻辑量子比特之间的纠缠门,以及使用两个逻辑编码量子比特模拟氢分子。
通过使用最小已知的容错电路执行一比特加法,该团队实现了错误率降低近一个数量级,约为1.1×10-3,而未编码电路约为9.5×10-3。观察到的错误抑制是由Quantinuum H系列量子计算机中使用的量子电荷耦合设备(QCCD)体系结构的物理错误率所可能实现的,该错误率低于到目前为止所知的任何其他系统。这些错误率落在容错算法可行的范围内。
Ilyas Khan,Quantinuum首席产品官兼创始人说:“除了继续为量子计算的早期提供可能性的证据之外,当前的演示以其创造性而值得注意。 我们H系列的离子阱体系结构提供了最低的物理错误率和来自量子比特传输的灵活性,这使我们硬件的用户可以实现更广泛的错误校正码选择,这就是它的可能性。 在未来一段时间内,随着我们将硬件质量与对现实世界有意义的任务相结合,请密切关注进一步重要的计算进展。”
低开销逻辑Clifford门,与三维颜色码的横向CCZ门相结合,使团队能够将一比特加法所需的两量子比特门和测量数量从超过1000减少到36。
Ben Criger,Quantinuum高级研究科学家,也是该论文的主要研究人员说:“CCZ门,我们在这里演示过,是Shor算法、量子蒙特卡罗、拓扑数据分析和许多其他量子算法的关键成分。 该结果证明,真实的硬件现在能够运行容错量子计算的所有基本要素 – 状态准备、Clifford门、非Clifford门和逻辑测量 – 一起。”
关于Quantinuum
Quantinuum是世界上最大的独立整合量子计算公司,由Honeywell Quantum Solutions的世界领先硬件和Cambridge Quantum的顶级中间件和应用程序组合而成。 Quantinuum由科学主导、面向企业,加速量子计算和各种应用的开发,涵盖化学、网络安全、金融和优化。 其重点是创建可扩展的商业量子解决方案,以解决能源、物流、气候变化和健康等世界最紧迫的问题。 该公司在美国、欧洲和日本的八个地点雇用了480多人,其中包括350多名科学家和工程师。 欲了解更多信息,请访问http://www.quantinuum.com。
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