《自然》本周发表的一篇论文Exponential suppression of bit or phase errors with cyclic error correction报道，谷歌AI设计的量子处理器“悬铃木”（Sycamore）实现了错误抑制的指数增长。该实验演示或为可扩展容错量子计算机的开发铺平了道路。
量子计算机和经典计算机一样，很容易出现由底层物理系统“噪声”引起的错误。一种解决办法是在计算机操作中加入一种能在错误出现时发现并纠正这些错误的方法。一种量子纠错方法使用量子纠错码，通过将多个量子比特（量子信息的单位，对应经典计算机的比特）当作一个逻辑量子比特，从而在不破坏逻辑量子比特中存储信息的情况下，发现并纠正错误。为了实现量子计算的潜力，逻辑错误率必须保持在很低的水平。
美国谷歌有限责任公司（Google LLC）的Julian Kelly和同事研究了悬铃木处理器的量子纠错能力，悬铃木包含一个54超导量子比特的二维阵列。他们运行了两种量子纠错码：一种是最多由21个量子比特组成的一维链重复码，用来测试错误抑制能力；另一种是由7个量子比特组成的二维表面码，作为与更大码的设置相容性的原理验证实验。作者的研究表明，将重复码基于的量子比特数量从5个提高到21个，对逻辑错误的抑制实现了最多100倍的指数增长。这种错误抑制能力在50次纠错实验中均表现稳定。
这些结果之所以令人振奋，是因为它们表明量子纠错可以成功将错误率控制在一定范围内。虽然这个错误率还没达到实现量子计算机潜力的阈值，但本文的结果表明，悬铃木架构或已逼近这一阈值。
悬铃木处理器的稳定电路。来源：Kellyet al.
Nature
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