量子计算里程碑！微软成功纠缠12个逻辑量子比特结合AI解决科学问题

　　《科创板(bǎn)日报》9月11日讯（编辑宋子乔）当地时(shí)间9月10日，微软和(hé)量子计算龙头公司Quantinuum宣布取(qǔ)得一项重大突破，他们成功纠缠了有(yǒu)史以(yǐ)来最多的12个(gè)逻辑量(liàng)子(zi)比特，并(bìng)创(chuàng)造了有史以来最高的计算保真度(dù)，大秀(xiù)了一把量子纠错技术。

　　逻(luó)辑(jí)量子比特、量子纠(jiū)错、计算保真度，都是量子计(jì)算领域的重要概念，可(kě)以说，量子纠错是开启量子(zi)计算大规模商业(yè)化的(de)关键钥匙。

　　量子计算是一(yī)种(zhǒng)利用量(liàng)子力学原理进(jìn)行信息处理的技术。与传统的经典计(jì)算相比，量子计算的(de)主要优势在于：

　　量子计算有(yǒu)巨大的潜力，然而，其(qí)目(mù)前还处于发展的早期阶(jiē)段，存在许多技术和物(wù)理挑战，一个(gè)重要阻(zǔ)碍便在于，单个物理量(liàng)子比特非常(cháng)脆弱，容易受到外界环境的干扰，且量子门操作的保真度需要非常(cháng)高，任何不完美都可能导致计(jì)算错误，量子纠错技术至关重要。

　　逻辑量子比特：“1+1>2”的量子纠错技术

　　科学家通过量子计算里程碑！微软成功纠缠12个逻辑量子比特结合AI解决科学问题style="font-L strong-Bold">引入逻辑量子比特的(de)方式提高量子信(xìn)息的稳定性和(hé)错误容忍能力，以克(kè)服物理量子比特的上述缺(quē)陷。

　　逻辑量子比特通(tōng)常由多个物理(lǐ)量子比特通过特定的量子纠错码来编码。这些物理量子比(bǐ)特的集合可以保护逻辑(jí)量子比特免受局部错误(wù)的影响。如(rú)果其(qí)中一个物理量子比特发生错误，可以(yǐ)通过量子纠错过程来检测并修正错误，而不会影响到逻(luó)辑量子(zi)比特的整体状态。

　　简单来说就是，逻辑量子是多个物理量子比特组成的一组量子比特，其中的物理量(liàng)子比特可以相互纠正错误，确保整个逻辑量子比特(tè)的稳定性，起到(dào)“1+1>2”的维稳纠偏效果。这样，即使其中(zhōng)一个物理量子比特出错，另(lìng)外的物理量子仍(réng)然(rán)可以提供足(zú)够的信息保证计算结果(guǒ)的准确。

　　微软和Quantinuum的突破就在于他们刷新了逻辑量子比特的数量，建立了更牢靠的量子计算“队伍”，其量子纠错技术使得逻(luó)辑量子比特的错误(wù)率比(bǐ)单独的物理量子比特低了800倍。这一成就是量子计算迈向可靠(kào)、实用计算的(de)关(guān)键一步。

　　微软是怎么做到的？

　　新突破离不开两个关键要素：作为硬件的H2离子阱量子计算机，以及作为软件的Azure Quantum量子比特虚(xū)拟化平台。

　　H2离子阱量子计(jì)算机是由Quantinuum公司推出的一种高性能(néng)量子计算系统(tǒng)。该量子(zi)计算机使用(yòng)微软的Tesseract代码（一种用于量子计(jì)算的故障(zhàng)容(róng)错(cuò)机(jī)制），它通过使用一种特殊的量子纠错(cuò)码来保护量子信息（Tesseract代码本质上是一(yī)种(zhǒng)四维超立方体结构，它通过将16个物理(lǐ)量子(zi)比特排列(liè)成一(yī)个四维空间中的(de)超立方体，从而保护逻辑量子）。该代(dài)码通过牺牲部分效率，极大地提高了(le)纠错性能，能(néng)够有效(xiào)地检测(cè)和纠正量(liàng)子比特中的错误，

　　Azure Quantum量子比特虚拟化(huà)平台是微软提供的量(liàng)子云计算服务，旨在利用(yòng)软件(jiàn)层面来增强硬件的稳定性和精度，可以动(dòng)态管理多个(gè)物理量子比特之间的协作，确保逻辑量子比特保持稳定，从(cóng)而可以(yǐ)有效协调物(wù)理量(liàng)子比特的操作，减(jiǎn)少错误(wù)发生的几率。

　　量子计算(suàn)、AI、HPC首次协同解决科学问题

　　值得注(zhù)意(yì)的是，微软和Quantinuum的此次突破并非局限(xiàn)于理论(lùn)，而是兼顾应用端，向人们展示了量子计算解决实际问题(tí)的(de)能力。

　　研究人员将高可靠性逻辑量子比特(tè)、云计算和AI技术(shù)结合，进行了复杂的化(huà)学模拟，成功预测了一个化学催化剂的基态(tài)能量。这种模拟对于传统计算机(jī)来说几(jǐ)乎(hū)是不可能实现(xiàn)的，因为它需要处理极为复杂的计算任务。

　　据微软介绍，这是首次将HPC、AI和量子计算硬件结合，来解决科学(xué)问题(tí)。

　　可以(yǐ)预见的是，量子计算将极大地缩短科学发现和新产品甚(shèn)至新物种诞生所用(yòng)的时间(jiān)。

　　目前，微软正积极推动量子计算商业化，通过Azure Quantum平台向外提供量子计算服务，用户(hù)可通过该平台获取Quantinuum、IonQ、PASQAL、Rigetti等量子计算公司的解(jiě)决方案。

　　国(guó)内量(liàng)子(zi)计(jì)算产业有望持续(xù)拓展

　　IBM、微软、谷歌等海外科技巨(jù)头均深耕于量子(zi)计算，先(xiān)后发布路线图，与此同时，国内量子计算产业近(jìn)年来不断取(qǔ)得突破。

　　另外(wài)，我国量子计算相关政策频发，今年3月(yuè)，量子计算首次被列入政(zhèng)府工作报告之中。随(suí)后(hòu)在(zài)7月(yuè)5日(量子计算里程碑！微软成功纠缠12个逻辑量子比特结合AI解决科学问题rì)，工(gōng)信(xìn)部部(bù)长金壮龙进(jìn)一(yī)步表示(shì)适度超(chāo)前布局未来产业，聚焦人形机器(qì)人、脑机(jī)接口、元宇宙、下一(yī)代互联网、6G、量子科技、原(yuán)子级制造、深海空天开发等领域。

　　未来随着政(zhèng)策端、产业端持续演进，国(guó)内量子计算产业有望持(chí)续(xù)拓展。

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