亞馬遜首款量子芯片問世，量子糾錯成本降低90%

繼Google、微軟先后展現量子芯片研究成果后，亞馬遜云端運算服務近日發(fā)表首款量子芯片原型產品“Ocelot”，目的在于測試AWS量子糾錯架構的有效性，這與目前的量子糾錯方式相比成本可以降低多達90%。

Ocelot由設于加州理工學院的AWS量子運算中心團隊研發(fā)而成，是建立容錯量子計算機過程中的重大突破，容錯量子計算機將能解決當今傳統(tǒng)計算機無法處理的商業(yè)和科學難題。

量子計算機面臨一大挑戰(zhàn)是，它對環(huán)境中最微小的變化或噪聲極為敏感，無論振動、熱、來自手機和Wi-Fi網絡的電磁干擾，甚至來自外太空的宇宙射線和輻射，都有可能使量子位元偏離量子狀態(tài)，導致量子運算出錯。為此量子計算機依靠量子糾錯，即是使用跨多個量子位元的量子信息特殊編碼，保護量子信息不受環(huán)境影響。考量到獲得準確結果所需的量子位元數量，目前量子糾錯方式的成本非常高。

為了解決量子糾錯相關問題，AWS在Ocelot（在動物學是指“美洲豹貓”）使用嶄新架構設計，從一開始內建糾錯，并采用貓量子位元（cat qubit）。貓量子位元以20世紀思想實驗“薛丁格的貓”命名，能夠抑制某些形式的錯誤，進而減少量子糾錯所需資源。

透過Ocelot的設計，研究人員首次成功將貓量子位元技術和其他量子糾錯組件整合到可規(guī)模化制造的硅微型芯片上，芯片面積僅1平方公分，表面有超導材料薄膜構成量子電路元件，這種方式借鑒微電子產業(yè)的強大制程。

Ocelot的高質量振蕩器由一種名為“鉭”（Tantalum）的超導材料薄膜制成，AWS材料科學家開發(fā)出一種在硅微型芯片處理鉭的特殊方法，以提高振蕩器性能。

“隨著近期量子研究進展，實用容錯量子計算機問世不再是“是否”的問題，而是“何時”的問題，Ocelot便是邁向這個目標的重要一步。未來以Ocelot架構設計的量子芯片，所需的糾錯資源將大幅減少，使成本降至目前方法的五分之一。”AWS量子硬件部門負責人Oskar Painter強調，“我們相信，這將加速實用量子計算機問世，最多可以提前5年。”