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(bào)》9月(yuè)11日讯（编辑 宋子乔） 当(dāng)地时间(jiān)9月10日，微(wēi)软和量子计算龙头公司Quantinuum宣布取得一项重大突破，他(tā)们成功纠缠了有史以来最(zuì)多的12个逻辑量子比特，并创造了有史以(yǐ)来最高的计(jì)算保真度，大秀了一把量(liàng)子纠错(cuò)技术。

　　逻辑量子比特、量子(zi)纠错、计算保(bǎo)真度，都是量子计算领域的重要概念，可(kě)以说，量(liàng)子(zi)纠错(cuò)是开
启量子计算大规模商业化的(de)关键钥匙(shi)。

　　量子计算是(shì)一种(zhǒng)利 用量子力学原理进行信息处理的(de)技术。与传统的经典计算相(xiāng)比(bǐ)，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(zhàn)，一(yī)个(gè)重要阻碍便 在于，单个物理量(liàng)子比特非常脆弱，容易受到外界环境的干扰，且量子门操作的(de)保真度需要(yào)非常高，任(rèn)何不完美都可能(néng)导致计(jì)算错误，量子纠错技术至关(guān)重要。

　　逻辑量子比特(tè)：“1+1>2”的量子纠错(cuò)技术

　　科学家通(tōng)过引入(rù)逻辑(jí)量子(zi)比(bǐ)特的(de)方式(shì)提(tí)高量子信息的稳定性和(hé)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(jí)合(hé)可以保护(hù)逻辑(jí)量子比特免受局部错误的影响。如果其中一个物理量子(zi)比特发生错误，可以通(tōng)过(guò)量子纠错过程来检测并修正错误，而不会影响到逻辑量子比特 的整体状态。

　　简单来说(shuō)就(jiù)是，逻辑量子是多个物理量子比特组成的一组量子(zi)比特，其中的物理量子比特可以(yǐ)相互纠正错误，确保整个逻辑量子比特(tè)的稳定性，起到“1+1>2”的维稳纠偏效果。这样(yàng)，即使其中一个(gè)物(wù)理量子比特出错，另(lìng)外的物理量子(zi)仍(réng)然可以提供足够的信 息保证计算结果的准确(què)。

　　微软和Quantinuum的突破就在于(yú)他们(men)刷新(xīn)了逻辑(jí)量子比特的数量，建立了更牢靠的量子计算(suàn)“队伍”，其量子纠错技术使(shǐ)得 逻辑(jí)量子比特(tè)的错误率比单独的物理量子(zi)比(bǐ)特低了800倍。这(zhè)一成就是(shì)量子计算迈向可靠、实用计算(suàn)的关键一步。

　　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(tè)虚拟化平台(tái)。

　　H2离子阱(jǐng)量(liàng)子计算机(jī)是(shì)由Quantinuum公(gōng)司推出(chū)的一种高性能量子计算(suàn)系统。该量(liàng)子计(jì)算机使用微软的Tesseract代码（一种(zhǒng)用于量子计算的故障(zhàng)容错机制），它通 过使(shǐ)用一种特殊的量子纠错(cuò)码来保护(hù)量子信息（Tesseract代码(mǎ)本质上是一种四维超立方体结构，它通过将16个物(wù)理
量子比特排列成一个四维空间中的超立(lì)方体(tǐ)，从而保护逻(luó)辑量子）。该代码通(tōng)过牺牲(shēng)部分(fēn)效率，极大地提高了纠错性能，能够有(yǒu)效地检(jiǎn)测(cè)和(hé)纠正量子比特中的错误，

　　Azure Quantum量
子比特虚拟化平台是微软提供的量
子云计(jì)算服务，旨在利用软件层(céng)面来增强(qiáng)硬件的稳定性和(hé)精度，可以动态管理多个物理量子比特之间(jiān)的协作，确(què)保逻辑量子比特保持稳定，从而可以有效协调物理量子比特的
操作，减少错误发(fā)生的几(jǐ)率。

　　量子计算、AI、HPC首次协(xié)同解决科(kē)学(xué)问题(tí)

　　值得注意的 是，微软和Quantinuum的此次突破并(bìng)非局限于理论，而是兼顾应用端，向人们(men)展示了量子计(jì)算解决实际问题的能力。

　　研究人(rén)员将高可靠(kào)性逻辑(jí)量(liàng)子比特、云计算和AI技术结合，进(jìn)行了(le)复杂的化学模拟，成功预(yù)测了一(yī)个化学催化剂的基态能量。这种模拟对于传统计算机来(lái)说几乎(hū)是不可能实现的，因为它需要处(chù)理极(jí)为复杂的计算任(rèn)务。

　　据微软介绍，这(zhè)是(shì)首(shǒu)次将(jiāng)HPC、AI和量子(zi)计算硬件结合，来解决科学(xué)问题。

　　可以预见的是，量子计算将极大地缩短科学发现(xiàn)和新产品甚至新物种(zhǒng)诞生所用的时间。

　　目前，微(wēi)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(fú)务，用户可(k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ě)通过(guò)该平台获取Quantinuum、IonQ、PASQAL、Rigetti等量子(zi)计算(suàn)公司(sī)的解决方案。

　　国内量子计算产业有望持续拓展

　　IBM、微(wēi)软、谷歌等海外科技巨头均深耕于量子计算，先后发布路线图，与此同时，国内(nèi)量子计算产业近年来(lái)不(bù)断取得突破。

　　另外，我国量子计算相关政策(cè)频发(fā)，今年3月，量子计(jì)算首次被列入(rù)政府工作报告之中。随后在7月5日，工信部部长金壮(zhuàng)龙进一步表示适度(dù)超前布局未来产(chǎn)业，聚焦人形机器人、脑机接口、元宇(yǔ)宙(zhòu)、下一代互联网(wǎng)、6G、量子科(kē)技、原子级制造、深海空天开发等领域。

　　未来随着政策端、产业端持续演进，国内量子计算产业有望持续拓展。

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