計算機也會(huì )犯錯。如果量子計算機想在實(shí)用性方面取得進(jìn)展，并解決普通計算機無(wú)法解決的問(wèn)題，有效糾錯就是必備技能。

　　美國谷歌公司研究人員在新一期英國《自然》雜志發(fā)表論文說(shuō)，首次通過(guò)實(shí)驗證明可以通過(guò)增加量子比特的數量來(lái)降低計算錯誤率。這個(gè)“量子糾錯”方面的成就，是谷歌2019年宣布成功演示“量子霸權”后，在其量子計算路線(xiàn)圖上達到的第二個(gè)關(guān)鍵里程碑。

　　對于普通計算機來(lái)說(shuō)，芯片存儲信息的單位是比特，會(huì )將一些信息復制到冗余的“糾錯”比特中。如果因宇宙射線(xiàn)擾亂電路等意外而發(fā)生錯誤時(shí)，芯片可以在“糾錯”比特的幫助下發(fā)現問(wèn)題并修復。

　　但“在量子信息領(lǐng)域，我們無(wú)法做到這一點(diǎn)”，谷歌量子硬件主管朱利安·凱莉說(shuō)。量子計算機存儲信息的單位是量子比特，因其可以同時(shí)處于0和1的疊加態(tài)等量子特性，它可以帶來(lái)更快的計算速度，但一個(gè)量子比特的信息不能像普通計算機糾錯機制那樣簡(jiǎn)單地復制到冗余量子比特上。因此，如何糾正可能出現的錯誤成為量子計算機需要解決的問(wèn)題。

　　科研人員為此提出了“量子糾錯”方案，即將一些物理上的量子比特組合起來(lái)，當作一個(gè)邏輯上的量子比特，然后可以使用一些物理量子比特來(lái)檢查邏輯量子比特的“健康”狀況，并糾正錯誤。

　　谷歌團隊在最新論文中報告了2種不同大小的邏輯量子比特。其中一個(gè)使用17個(gè)量子比特，一次能夠從一個(gè)錯誤中恢復；另一個(gè)較大版本使用49個(gè)量子比特，可以從兩個(gè)同時(shí)發(fā)生的錯誤中恢復，并且性能略好于前一個(gè)版本。

　　不過(guò)，錯誤率仍需進(jìn)一步降低。谷歌量子計算部門(mén)負責人哈特穆特·內文說(shuō)：“它下降了一點(diǎn)，但我們需要它大幅下降。”

　　荷蘭代爾夫特理工大學(xué)研究量子糾錯的理論物理學(xué)家芭芭拉·特哈勒指出，這一成就令人印象深刻，因為很難做到這一點(diǎn)，但目前的性能改進(jìn)仍較小，還不能保證使用更大版本會(huì )提供更好的性能。

　　新加坡地平線(xiàn)量子計算公司物理學(xué)家喬·菲茨西蒙斯表示，科學(xué)界有許多實(shí)驗室都在朝著(zhù)有效量子糾錯的方向前進(jìn)，谷歌最新成果顯示了這方面的許多必備特征，但量子比特還需要把信息存儲足夠長(cháng)的時(shí)間以便計算機進(jìn)行計算，“谷歌的團隊尚未實(shí)現這一壯舉”。菲茨西蒙斯說(shuō)，考慮到量子計算系統需要擴大，要看到“令人信服的可擴展的糾錯演示”，還需要持續改善。

　　谷歌制定的量子計算路線(xiàn)圖中包含六個(gè)關(guān)鍵里程碑。其中“量子霸權”為第一個(gè)，最新成果則是第二個(gè)。“量子霸權”又稱(chēng)量子優(yōu)越性，即通過(guò)在某個(gè)特定問(wèn)題上的計算能力超過(guò)現有最強的傳統計算機，證明量子計算機的優(yōu)越性。2019年10月，谷歌研究人員領(lǐng)銜的團隊在《自然》雜志發(fā)表論文，宣布成功演示了“量子霸權”，其量子系統花費約200秒完成傳統超級計算機要1萬(wàn)年才能完成的任務(wù)。

　　這一路線(xiàn)圖中的第六個(gè)里程碑，是擴大規模后由100萬(wàn)個(gè)物理量子比特組成的機器，可編碼1000個(gè)邏輯量子比特。內文表示，在那個(gè)時(shí)候，“可以自信地承諾商業(yè)價(jià)值”。（新華社發(fā)）