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日讯（编辑宋子乔）当地(dì)时间(jiān)9月10日(rì)，微软(ruǎn)和量(liàng)子计算龙(lóng)头公司Quantinuum宣布取得一项重大(dà)突破，他们成功纠缠了有史以(yǐ)来最多(duō)的12个(gè)逻(luó)辑量子(zi)比特，并(bìng)创造(zào)了有(yǒu)史以来最高的计算保真度，大秀(xiù)了一把量子纠错技术。

　　逻辑量(liàng)子比特、量子纠错、计算保真(zhēn)度，都是量子计算领域的重要概念，可以说，量子纠错是开启(qǐ)量子计算大规模(mó)商业化的关(guān)键钥匙。

　　量子计算是一种(zhǒng)利用(yòng)量(liàng)子力学原理进行信(xìn)息处理的技术(shù)。与传统的经典计算相比，量子计算的主要优势在于：

　　量子计算有巨大的潜力，然而，其目前还处于发展的早期阶段，存在许多技术和物理挑战，一个重要阻(zǔ)碍便在于，单个物理量子比特非(fēi)常脆弱，容易受到外(wài)界(jiè)环境的干扰，且量子(zi)门(mén)操作的保真度需要非常高，任何不完美都可能导致计算错误，量(liàng)子纠错技术至关重(zhòng)要(yào)。

　　逻(luó)辑量(liàng)子比特(tè)：“1+1>2”的量子纠错(cuò)技术

　　科学家通过引入逻辑量子比特的(de)方式提高(gāo)量(liàng)子信息的稳定性和(hé)错误容忍(rěn)能力，以克(kè)服物理量子比特的(de)上述缺陷。

　　逻辑量子比特通(tōng)常由多个物理量子比特通过特定的量子纠错码来编码。这些物理量子比特的集合可以保护逻辑量子比特免受(shòu)局部错误的影响。如果(guǒ)其(qí)中一(yī)个物理量子比特发生错误，可以通过量子纠错过程来检测并(bìng)修正错(cuò)误，而不会影响到逻(luó)辑(jí)量子比特的整体状态。

　　简单来说就是(shì)，逻辑量子是多个(gè)物理(lǐ)量子(zi)比特组成的(de)一组量子比特，其中的物理量子比特可(kě)以(yǐ)相(xiāng)互纠正错误，确保整个逻辑量子比特的稳(wěn)定(dìng)性，起到“1+1>2”的(de)维稳纠偏效果。这样(yàng)，即使其中一个物理量子比(bǐ)特出错，另外(wài)的物理量子仍然(rán)可(kě)以(yǐ)提供足(zú)够(gòu)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(láo)靠的量子计算“队伍”，其量子(zi)纠错技术使得(dé)逻辑量子比特的错误率比单独的物(wù)理量(liàng)子比特低了800倍。这一成就是量子计算(suàn)迈向可靠、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(liàn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g)子计算机，以及作为软件的(de)Azure Quantum量子比特虚拟化平(píng)台。

　　H2离子阱(jǐng)量子计算机是由Quantinuum公司推出的一种高性能量子计算系统(tǒng)。该量子计算机(jī)使用微软的Tesseract代码（一种用于量子计算的(de)故障容错(cuò)机制），它通过使用一种(zhǒng)特殊的量子纠错码来保护量子信息（Tesseract代(dài)码本(běn)质(zhì)上是一种四(sì)维超立方体结构(gòu)，它(tā)通过将16个物理量子比特排列成一个四维空间(jiān)中的超立方体，从而保护(hù)逻辑(jí)量子）。该代码通过牺牲部分效率(lǜ)，极(jí)大(dà)地提高了纠错性能，能够有效(xiào)地(dì)检测和纠正量(liàng)子比特(tè)中的错误(wù)，

　　Azure Quantum量子比特虚拟化平台是微(wēi)软提供的(de)量子云(yún)计算服务(wù)，旨在利用软(ruǎn)件层面来增强硬(yìng)件的稳定性和精度，可以动态管理多个物理量子比特(tè)之间的协作(zuò)，确保逻辑量子比(bǐ)特保持稳(wěn)定，从而可以有效协调物理量子比特的操作，减少错误发生的几率。

　　量子计算、AI、HPC首次协同解决科(kē)学问题

　　值得注意的是，微软和Quantinuum的此次(cì)突破(pò)并非局限于理(lǐ)论，而是兼顾应(yīng)用端，向人们展示了量子计算(suàn)解决实际问题的(de)能(néng)力(lì)。

　　研究人员(yuán)将高可靠性逻辑量子比特、云计算和AI技术结合，进行了复杂的化(huà)学模拟，成功预测了一个(gè)化学催化剂的基态能量。这种模拟对于传统计(jì)算机来说几乎是不可能实现的，因(yīn)为它需(xū)要处理极为复杂的计算任务。

　　据(jù)微软介绍，这是首次将(jiāng)HPC、AI和量子计算硬件结合，来解(jiě)决科学问题。

　　可(kě)以预见的是，量(liàng)子计算(suàn)将极大地缩短科学发现(xiàn)和(hé)新(xīn)产(chǎn)品甚(shèn)至新物种诞生所用的(de)时间。

　　目(mù)前，微软正积极(jí)推动量子计算商业化(huà)，通过Azure Quantum平台(tái)向外提供量子(zi)计算服(fú)务，用户(hù)可通过该(gāi)平台获取Quantinuum、IonQ、PASQAL、Rigetti等量子计算公司的解决方案。

　　国内量子计算产业有望持续拓展

　　IBM、微软、谷(gǔ)歌等海外科(kē)技(jì)巨头均深耕于量子(zi)计算，先(xiān)后发布路线图，与此同时，国内量子计(jì)算产业近年(nián)来不断取得突破。

　　另外，我国量子计算相关政策频发，今年3月，量子计算首次被(bèi)列入政府工作报告之中。随后在7月5日，工信(xìn)部部(bù)长金壮(zhuàng)龙进一(yī)步表示适度超前布局(jú)未来产业(yè)，聚焦(jiāo)人形机器人、脑机接口、元宇宙、下一(yī)代互联网、6G、量子科技(jì)、原子级制造、深量子计算里程碑！微软成功纠缠12个逻辑量子比特结合AI解决科学问题海空天开发等领域。

　　未来(lái)随(suí)着政策(cè)端、产业端(duān)持续演进，国内量子计算产业有(yǒu)望持(chí)续拓展。

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