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(xùn)（编辑宋子乔）当地时(shí)间9月10日，微(wēi)软和量子计算龙头公司Quantinuum宣布取(qǔ)得一项(xiàng)重大突破，他们成功(gōng)纠缠了有史以来最多的12个逻辑量子比(bǐ)特，并创造了有(yǒu)史以来最高的计算保真度，大秀了(le)一把量子纠错技术。

　　逻辑量子比(bǐ)特、量子纠错(cuò)、计算保真度，都是(shì)量子计算领域的重要概念，可以(yǐ)说(shuō)，量子纠错是开启(qǐ)量子计(jì)算大规模商业化的关键钥(yào)匙。

　　量(liàng)子计算是一(yī)种利用量子(zi)力学原理进(jìn)行信(xìn)息处理的技术。与传统的经(jīng)典计算相比，量子计算的主要优势在于：

　　量子计(jì)算有巨大(dà)的(de)潜力，然而，其目前还处于发展(zhǎn)的早期阶段，存在许多技术和物理挑战(zhàn)，一个重要阻碍便(biàn)在于，单个物理(lǐ)量子比特非常脆弱，容易受到外界环境的干扰，且量子(zi)门操作的保真度需要非常高，任何不完(wán)美都可能导致(zhì)计算(suàn)错误，量子纠错技术至关重要。

　　逻辑量子比特(tè)：“1+1>2”的量子纠错技术

　　科(kē)学家通过引入(rù)逻(luó)辑量(liàng)子比(bǐ)特的(de)方式提高量(liàng)子信息的稳定性和错误容(róng)忍能(néng)力，以(yǐ)克服物理量子比特的上述缺陷。

　　逻辑量子(zi)比特通常由多个物理量子比特通过特定的量子(zi)纠错码来编码。这些(xiē)物理量子比特的集合可以保护逻辑量子(zi)比特免受局部错误的(de)影响。如(rú)果其中(zhōng)一个物(wù)理量子比特发生错(cuò)误，可以通(tōng)过量子纠错过程(chéng)来检(jiǎn)测并修正错误，而不会影响到逻辑量(liàng)子比特的整体状态。

　　简单来(lái)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，其中的物理量子比特可以相(xiāng)互纠正错误，确保整个逻(luó)辑量(liàng)子比特的稳定性，起到“1+1>2”的维稳纠偏效(xiào)果。这样，即使其中(zhōng)一个物理量子比特出(chū)错，另外的(de)物理量子仍然可(kě)以提(tí)供足够的信息保证计算结(jié)果(guǒ)的准确。

　　微软和Quantinuum的突破就在于(yú)他们刷新了逻(luó)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(shǐ)得逻辑(jí)量子比特(tè)的错误率比单独的物理量子比特低了800倍。这(zhè)一成就是(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shì)量子(zi)计算迈向可靠(kào)、实用计算的关键一(yī)步。

　　微软是怎么做到的？

　　新(xīn)突(tū)破离不开两个关键要素：作为硬件的H2离(lí)子阱量子计算机，以量子计算里程碑！微软成功纠缠12个逻辑量子比特结合AI解决科学问题及作为软件的Azure Quantum量(liàng)子比特虚拟化平台。

　　H2离子阱量子计算机是由Quantinuum公司推出的一种高性能(néng)量子计算系统。该量子计(jì)算机使用微软的(de)Tesseract代码(mǎ)（一种用于量(liàng)子计算(suàn)的故障容错机制），它通过使用一(yī)种(zhǒng)特殊的量子纠错码来保护量子信息（Tesseract代码本质上是一种四维超立方(fāng)体结(jié)构，它通过将16个物(wù)理量子比(bǐ)特(tè)排列成一个四维(wéi)空间中的超立方体，从而保护逻辑量子）。该(gāi)代码通过牺牲部分(fēn)效率，极大地提高了纠错性能(néng)，能够有效地检测和纠正量(liàng)子比特(tè)中的错误，

　　Azure Quantum量子(zi)比特虚拟化平台是微软提供的量子云(yún)计算服务，旨在利用软件层(céng)面来增强(qiáng)硬件的稳定性和精度，可以动态管理多(duō)个物理量子比特(tè)之间的协作，确保逻辑量子比特保持稳定(dìng)，从而可以有(yǒu)效协调物(wù)理量子比特的操作(zuò)，减少错误发生的几率。

　　量子(zi)计算、AI、HPC首次协同解决科学问题

　　值得(dé)注(zhù)意(yì)的是，微(wēi)软和Quantinuum的此次突破并非局限于理论，而是兼(jiān)顾应用端，向人们展示(shì)了量子计算解决实(shí)际问题的能力。

　　研究人员将高可靠性逻辑量子比特、云计(jì)算和AI技术结(jié)合，进行了复杂的化学模拟(nǐ)，成功预测(cè)了一个化学催化剂(jì)的基态能量。这种模拟对于传统计算机来说几乎(hū)是(shì)不可(kě)能实现的，因为(wèi)它需要处理极为(wèi)复杂的(de)计算任务(wù)。

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

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

　　目(mù)前，微软正积极推动(dòng)量(liàng)子计算商业(yè)化，通过Azure Quantum平台向外提供(gōng)量子计算服务，用户可通过该(gāi)平台获取Quantinuum、IonQ、PASQAL、Rigetti等量子计算公司的解决方案。

　　国(guó)内量(liàng)子计算产业有望持续拓展

　　IBM、微软、谷歌等海外科(kē)技巨头均深耕于量子计算，先后发布路(lù)线图，与此同时(shí)，国(guó)内量(liàng)子计算产业(yè)近年来不断(duàn)取得突破。

　　另外(wài)，我国量子计算相关政策频发，今年3月，量子计(jì)算首次被列(liè)入政(zhèng)府工作报告之中。随后(hòu)在7月5日，工信(xìn)部部长金壮龙进一(yī)步表示适度超前布局未来产业，聚焦人形机器人、脑机接(jiē)口、元(yuán)宇宙(zhòu)、下一代互联网、6G、量子科技、原子级制造、深海(hǎi)空天开发等领域。

　　未来(lái)随着政(zhèng)策端(duān)、产业端持续演进，国内(nèi)量子计算产业(yè)有望持续拓(tuò)展。

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