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） 当地时间(jiān)9月10日，微软和量子计算龙头(tóu)公司Quantinuum宣布(bù)取(qǔ)得(dé)一项重大突(tū)破(pò)，他(tā)们成
功纠缠了(le)有史以来最多的12个逻辑量(liàng)子比特，并创(chuàng)造了有史以来最高的计算保真(zhēn)度，大秀了(le)一把量子纠错技术。

　　逻辑量子(zi)比特、量 子纠错、计算保真度，都是量子计算领域的重(zhòng)要概念，可以说，量子纠错是(shì)开(kāi)启量子(zi)计(jì)算大规模商业化的(de)关键(jiàn)钥匙。

　　量子(zi)计算是一种利用量子力学原理进行信息处理(lǐ)的(de)技术。与传统的经典(diǎn)计算相比，量子(zi)计算的主要优势在于：

　　量子计 算(suàn)有巨大的潜力，然而，其目前还(hái)处于发
展(zhǎn)的早期阶段，存在许多(duō)技术和物理挑战，一个重要阻碍便在于，单个物理量子比特非常脆弱，容易受到外界环境的干扰，且量子门操作的保(bǎo)真度需要非常高，任何不完美都可(kě)能(néng)导致计(jì)算(suàn)错误，量子纠错技(jì)术至(zhì)关重要。

　　逻辑量子比特：“1+1>2”的量子纠错技术

　　科学家通过引入逻辑量子比特(tè)的方式提高(gāo)量子信(xìn)息(xī)的稳定性和错误容忍(rěn)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(zi)纠错码来编(biān)码(mǎ)。这些物理量子比特的集合可以保护逻辑量子比特(tè)免受局部(bù)错误的(de)影(yǐng)响。如果其中一个物理量子比特发生错误(wù)，可以通过量子纠(jiū)错过程来检测并(bìng)修正错误，而不会影响到逻辑量子比特的整体状态。

　　简(jiǎn)单来说就是，逻辑量子是多个物理(lǐ)量(liàng)子比特组成的
一组量子比特，其中的物理量子比特可以相互纠正错误，确保整个逻辑量子比(bǐ)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(tè)出错，另外的(de)物理量子仍然可以提供足(zú)够的信息保证计算结果(guǒ)的准确。

　　微软和Quantinuum的突破(pò)就在于他们刷新(xīn)了逻辑量子比特的数量，建立了更牢靠的量子
计算“队伍”，其(qí)量子(zi)纠错技术使得逻辑(jí)量子比特的错误率比单(dān)独的物理量子比特低了800倍。这一成(chéng)就是(shì)量子计算迈向可(kě)靠(kào)、实用计算的关键(jiàn)一步。

　　微软是怎么做到的？

　　新突破(pò)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(zuò)为软件的Azure Quantum量(liàng)子比特虚拟化平台。

　　H2离子阱量(liàng)子计算机是由Quantinuum公司推出的(de)一种高性能(néng)量子计算系统。该量子计算机使用微软的Tesseract代码(mǎ)（一种用于量子(zi)计算的故障容错机制），它通过使用一种特
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(lì)方体结构，它(tā)通过将16个物理量子比(bǐ)特排列成一个四维空(kōng)间中的(de)超立方体，从而保护逻(luó)辑量子(zi)）。该代(dài)码通过牺
牲部分效率，极大地提高了(le)纠错性 能(néng)，能(néng)够有效(xiào)地检测和纠正量子比特中的(de)错误，

　　Azure Quantum量子比特虚拟化平台(tái)是微软提供的量子云计算(suàn)服务(wù)，旨在(zài)利用软件层面来(lái)增强(qiáng)硬件的稳定性(xìng)和精度，可以动态管理(lǐ)多个物理量子比特之间的协作，确(què)保逻辑(jí)量子比特(tè)保持稳定，从而可(kě)以有效协调物理(lǐ)量(liàng)子比特的操作，减少(shǎo)错误发生的几率。

　　量子计算、AI、HPC首次协同解决科学问题

　　值(zhí)得注(zhù)意的是，微软和Quantinuum的此次突破并非局限于理论(lùn)，而是兼顾 应用端，向人们展示了量子计算解决实(shí)际(jì)问题的能力。

　　研究人员将高可(kě)靠性逻辑量子比特、云计算和AI技术结合，进行了复杂的化学模拟(nǐ)，成功预测了一(yī)个化学催化剂的(de)基态能量。这种(zhǒng)模拟(nǐ)对于传(chuán)统计算机来说几乎是不(bù)可能实现的，因(yīn)为(wèi)它需要处理极(jí)为复杂的计算任务。

　　据微软介绍，这是首次将HPC、AI量子计算里程碑！微软成功纠缠12个逻辑量子比特 结合AI解决科学问题和量子(zi)计算硬件结合，来解决科学问题。

　　可以预见的(de)是，量子(zi)计(jì)算将极大(dà)地缩短科(kē)学发现和新产品甚(shèn)至新物种诞生所用的时间。

　　目前，微软正积极推动量(liàng)子计算商业化，通过Azure Quantum平台向外提供量子计算服务，用户可通(tōng)过该平台获(huò)取
Quantinuum、IonQ、PASQAL、Rigetti等(děng)量子计(jì)算公司的解决 方案。

　　国内量子计算(suàn)产业(yè)有望持续拓展

　　IBM、微(wēi)软、谷歌(gē)等海外科技巨头均深耕于量子(zi)计算，先后发布路线图，与此同时，国内量子计算产业近年(nián)来不断取得突破。

　　另外，我国量子计算相(xiāng)关政策频发，今年3月，量(liàng)子计算(suàn)首次被列入政府工作报告之中。随后在(zài)7月5日，工信部部(bù)长金壮龙(lóng)进一步表示适(shì)度超前布(bù)局未来(lái)产业(yè)，聚焦人形机器人、脑机接口(kǒu)、元(yuán)宇宙、下(xià)一代互联网、6G、量(liàng)子科技、原子(zi)级制造、深海空天开发等领域。

　　未来(lái)随着(zhe)政策端、产(chǎn)业端持续演进，国内量子计算产(chǎn)业有望持续拓展(zhǎn)。

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