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

　　《科创板日报》9月11日(rì)讯（编
辑 宋子(zi)乔(qiáo)） 当地 时间(jiān)9月10日，微软(ruǎn)和量子计算龙头公司Quantinuum宣布取得(dé)一项重大突破，他们成功纠缠了有史(shǐ)以来最多的(de)12个逻辑量子比特，并创造了有史以 来最高的计算(suàn)保真度，大秀(xiù)了一把量子 纠错技术。

　　逻辑量子比特、量子纠错(cuò)、计算保真度，都是量子 计算领域的重要概念，可以说，量子(zi)纠错(cuò)是开启量子计算大规模商业化的关键(jiàn)钥(yào)匙。

　　量子计算是一(yī)种利(lì)用量子力学原理进行信息处理的技(jì)术(shù)。与传统的(de)经典计算(suàn)相比，量子计算(suàn)的主要优势在于：

　　量子计算有巨大的潜力，然而，其目前还(hái)处于发展的早期(qī)阶段，存在许多技术和物理挑战，一个(gè)重要阻碍便在于，单个物理量子比特非常脆弱，容易受到外(wài)界环境的干扰，且量子门操作的保真度需要非常(cháng)高，任何(hé)不完美都可能导致(zhì)计算
错误，量子(zi)纠错技术至关重要。

　　逻辑量子比特(tè)：“1+1>2”的量子纠(jiū)错技术

　　科学家通(tōng)过引入逻辑量子比特的方式提(tí)高量子信息的稳定性和错误容忍能力，以克服 物理量子比特的上述缺陷。

　　逻辑量子比特通常由(yóu)多个物(wù)理量
子(zi)比特通过特定的量子纠错码来编码。这些(xiē)物理(lǐ)量子比特
的集合可(kě)以(yǐ)保护逻辑量子比特免受局部错误(wù)的(de)影响。如果其中一个(gè)物理(lǐ)量子比特发生(shēng)错误
，可以通过量子纠(jiū)错过程来检测并修(xiū)正错(cuò)误，而(ér)不会影响到(dào)逻(luó)辑(jí)量子比(bǐ)特的(de)整体(tǐ)状态。

　　简单来说(shuō)就是，逻(luó)辑量子(zi)是多个物理量子比特组成的一(yī)组量子
比特，其中的物理
量子比特可以相互纠正(zhèng)错误，确保整个逻辑量子(zi)比特的稳定性，起到“1+1>2”的维稳纠偏效果。这样，即使其中一个物理量子比特出错，另外的物理量子仍然(rán)可以(yǐ)提供足够(gòu)的信(xìn)息保(bǎo)证计算结果的准确。

　　微软和Quantinuum的突破就在于他们刷新了逻辑量子比特的数量(liàng)，建 立了更牢靠量子计算里程碑！微软成功纠缠12个逻辑量子比特 结合AI解决科学问题的量子计算“队伍”，其(qí)量子纠(jiū)错技术(shù)使得逻辑(jí)量(liàng)子比(bǐ)特的错(cuò)误率比(bǐ)单独(dú)的物理量子比特(tè)低了800倍。这一(yī)成就是量子计算(suàn)迈向可靠、实(shí)用计算的关键一步。

　　微软是怎么(me)做到的？

　　新突破离(lí)不开两个关键要素：作为硬件的H2离子阱量子计算(suàn)机，以及作为软件的Azure Quantum量(liàng)子比特虚拟化平(píng)台。

　　H2离子阱量子计
算机(jī)是由Quantinuum公司推出的一种高性能量子计算系统。该量子计算机使用(yòng)微软的(de)Tesseract代码（一种用于量子计算的故障容错(cuò)机制），它通过使用一种(zhǒng)特(tè)殊的量子纠错码来(lái)保护量子信息（Tesseract代码本质上是(shì)一种四维超立方体结构，它通过将16个物理量子比特排(pái)列成一个四(sì)维空间中的(de)超立(lì)方体，从(cóng)而保护(hù)逻辑量子）。该代码(mǎ)通过牺牲部分效率，极大地提(tí)高了纠错性(xìng)能，能够量子计算里程碑！微软成功纠缠12个逻辑量子比特 结合AI解决科学问题有效地(dì)检(jiǎn)测和纠正量(liàng)子比特中的错误，

　　Azure Quantum量子比特(tè)虚拟(nǐ)化平台是微软提供的量子(zi)云计(jì)算服务，旨在利用软件层(céng)面(miàn)来增强硬件(jiàn)的稳定性和精度，可以动态管理多个物理(lǐ)量子(zi)比特之间的(de)协作，确保逻辑量子比特保持稳定，从而可以有效协调物理(lǐ)量(liàng)子比特的操作，减少错误发生的几率。

　　量子计算、AI、HPC首次协同(tóng)解决科学问题

　　值得注意的是(shì)，微软(ruǎn)和Quantinuum的此次突破
并非局限于(yú)理论(lùn)，而是兼(jiān)顾应用端，向人(rén)们展示(shì)了量子(zi)计算解(jiě)决实际问题的能力。

　　研究人员将高可靠性逻辑量
子(zi)比特、云计算和AI技术(shù)结合，进行了复杂的化学模拟，成功预测了一(yī)个化(huà)学催(cuī)化剂的基态(tài)能(néng)量。这种模拟对于传统计算机(jī)来说(shuō)几乎(hū)是不可能(néng)实现的(de)，因为它需要处理极为复杂的计算任务。

　　据微(wēi)软(ruǎn)介绍(shào)，这是首次将HPC、AI和量子计算硬件(jiàn)结合(hé)，来解决科学问题。

　　可以预见(jiàn)的是，量子计算将极大地(dì)缩短科学发现和新产品甚至新(xīn)物种诞生所用的时间。

　　目前，微(wēi)软正(zhèng)积极推(tuī)动量子计算商业化，通过Azure Quantum平台(tái)向(xiàng)外提供量子计算服务，用户可通过该平台获取Quantinuum、IonQ、PASQAL、Rigetti等量子计算公司的 解(jiě)决方案。

　　国内量子(zi)计算产业有望持续拓展

　　IBM、微软、谷歌等海(hǎi)外科技(jì)巨头均(jūn)深耕于(yú)量子(zi)计(jì)算，先(xiān)后发布路线图，与(yǔ)此同时，国内量子计算产业(yè)近年来不断取得突破。

　　另外，我国量子计算相关(guān)政策频发，今年3月(yuè)，量子计(jì)算首次被列入政府工作报(bào)告之中(zhōng)。随后在(zài)7月5日，工信部部长金壮龙进一步表示适度超前(qián)布局(jú)未来产业，聚焦人(rén)形机器人、脑机接(jiē)口、元宇宙、下一(yī)代互联网(wǎng)、6G、量子科技、原子级制造、深海空天开发等领域。

　　未来 随着政策(cè)端、产业端持续(xù)演进，国内量子计算产业有望持续拓展。

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