继谷歌、IBM、英特尔、微软等科技大厂之后，AWS也有自研的量子预备芯片了。

　　智东西2月28日报道，AWS（亚马逊云科技）昨夜揭橥了其首款量子预备芯片Ocelot，该芯片可低落超9成的量子偏差厘正所需本钱，有助于做出更小、更牢靠且本钱更低的量子预备机，从而加快实质量子预备行使的开垦。

　　Ocelot由加州理工学院AWS量子预备核心的团队开垦，现已正在AWS的量子预备供职平台Amazon Braket上盛开运用。其采用了一种全新的架构安排，从泉源内置了偏差厘正机制，并引入了“猫量子比特”（cat qubit）身手。个中，“猫量子比特”这一名称取自经典的薛定谔猫思思实践。该身手可能从素质上贬抑某些舛讹，以大幅裁汰竣工量子偏差厘正所需的资源。

　　AWS的商酌职员初度将猫量子比特身手与其他量子偏差厘正组件，整合到一枚可诈欺微电子工艺大范围分娩的微芯片上，即Ocelot。与过去的法子比拟，Ocelot可将竣工量子偏差厘正的本钱低落不止90%。这标记着AWS正在构修适用容错量子预备机方面得到了一项强大打破。

　　Ocelot是一款原型量子预备芯片，个中“原型”是指该芯片处于测试和研发阶段，旨正在测试AWS量子偏差厘正架构的有用性。

　　1、芯片组成：它由两枚集成硅微芯片组成，每枚芯单方积约1平方厘米，两者通过电气相连叠加成一块芯片堆；

　　3、焦点组件：Ocelot芯片由14个焦点组件组成，囊括5个数据量子比特（指猫量子比特）、5个用于安祥数据量子比特的“缓冲电途”（buffer circuits），以及4个用于检测数据量子比特舛讹的卓殊量子比特；

　　4、猫量子比特：猫量子比特用于存储预备中运用的量子态，其处事依赖于一种称为振荡器（oscillator）的组件，后者会出现具有安祥时序的反复电信号；

　　5、振荡东西料：Ocelot的振荡器由一种名为钽（Tantalum）的超导原料薄膜修设，通过AWS自研身手统治后可大幅擢升振荡器本能。

　　个中，猫量子比特利器材有确定振幅和相位的近似经典状况的量子叠加来编码一个量子比特的新闻。正在Peter Shor于1995年宣告其开创性论文后不久，有商酌职员便下手商酌基于猫量子比特的替换纠错计划。

　　猫量子比特的一大上风正在于其自然比照特翻转（bit-flip）舛讹具有袒护功用。比特翻转指的是一个比特的状况从0舛讹地变为1，或者从1舛讹地变为0，这种舛讹一般由硬件窒碍、噪声、扰乱或其他外部要素惹起。通过扩张振荡器中的光子数目，可能使比特翻转舛讹率呈指数级低落。

　　这意味着，与扩张量子比特数目比拟，商酌职员可能大略地扩张振荡器的能量，从而大幅擢升纠错恶果。

　　过去十年中，很众开创性实践展现出猫量子比特的潜力。然而，这些实践公共纠合于单个猫量子比特的演示，尚未管理猫量子比特能否集成到可扩展架构中的题目。而AWS的Ocelot达成了猫量子比特和可扩展架构的交融。

　　正在AWS量子硬件主管Oskar Painter看来，量子预备机目下最大的题目不单正在于构修更众的量子比特，而正在于让它们可能安祥牢靠地处事。

　　量子预备机面对的最大寻事之一，是它们一般对处境中极细小的变更，一名“噪声”（noise）非常敏锐。振动、热量、来自手机和WiFi汇集的电磁扰乱，亦或是宇宙射线和来自外太空的辐射，都可以使量子比特偏离其量子态，从而激励预备舛讹。这也使得修设可能践诺大范围、牢靠且无偏差预备的量子预备机变得极为贫寒。

　　恰是为理会决这一题目，量子预备机范围衍生出了量子偏差厘正身手。该身手通过正在众个量子比特之间采用异常的编码格式，以“逻辑量子比特”（logical qubit）的局势来袒护量子新闻免受处境扰乱，同时还能正在舛讹爆发时进一步检测和厘正。

　　可是，因为竣工正确预备所需的量子比特数目浩瀚，现有的量子偏差厘正法子本钱极高。

　　Painter说道：“咱们查看了他人怎样统治量子偏差厘正，并确定走一条分别的道途。”AWS没有采用现有架构后再试图增加偏差厘正的格式，而是将量子偏差厘正举动首要斟酌条目，来采选其量子比特和架构。Painter置信，假如要分娩出适用的量子预备机，量子偏差厘正必需放正在首位。

　　别的，据Painter的团队测度，将Ocelot量子预备芯片扩展为一台“可能对社会出现改变性影响的成熟量子预备机”，所需资源仅为圭表量子偏差厘正法子的相称之一。这一本钱的大幅低落，得益于AWS的众项身手打破。

　　1、初度竣工了用于玻色子纠错（bosonic error correction）的可扩展架构，超越了守旧量子比特计划正在低落纠错开销方面的范围，玻色子纠错是一种诈欺玻色子（如光子）的量子态举办量子新闻编码和纠错的法子，猫量子比特恰是玻色子纠错的一种紧张竣工格式；

　　2、初度竣工了噪声偏置门（noise-biased gate），这是解锁构修具有硬件高效性且可扩展、具有贸易行使前景的量子预备机所必要的合节身手，其通过安排异常的量子门操作，使得噪声厉重呈现为一品种型的舛讹（如相位翻转），而不是随机的众种舛讹类型，从而让偏置噪声更容易被纠错码检测和厘正；

　　3、竣工了超导量子比特（superconducting qubit）的最进步本能，其比特翻转（bit-flip）岁月不到1秒，同时相位翻转（phase-flip）岁月约为20微秒。

　　日前，Ocelot及其量子纠错本能的衡量结果，以及联系商酌效率已正在邦际科学顶刊Nature上宣告。

　　商酌讲述中提到，Ocelot诈欺芯片级集成的猫量子比特，构修了一种可扩展且硬件高效的量子纠错架构。这种计划有3大上风：

　　2、采用了反复码（repetition code）来厘正相位翻转舛讹，这也是最大略的经典纠错码，其通过众次反复原始新闻来竣工纠错；

　　3、其通过正在每个猫量子比特与辅助跨谐振荡（transmon）量子比特之间竣工高度噪声偏置的受控非门（noise-biased controlled-NOT gates，个中controlled-NOT简称C-NOT），竣工了正在保留猫量子比特比照特翻转袒护的同时，举办相位翻转舛讹检测。

　　针对噪声偏置的专用码，如Ocelot中运用的反复码，可能明显裁汰所需物理量子比特的数目。同时，也是正在该论文中，AWS团队发掘了与物理量子比特舛讹率左近的旧例皮相码法子比拟，Ocelot的扩展希望将量子纠错本钱低落9成。

　　Painter以为，跟着量子商酌的最新进步，实质可用的容错量子预备机何时能行使于实际全邦，已不再是“是否”的题目，而是“何时”的题目，Ocelot则是这一经过中的紧张一步。

　　他外明道，将来，基于Ocelot架构构修的量子芯片，因为大幅裁汰了偏差厘正所需的资源，其本钱可以仅为现有法子的五分之一。完全来说，AWS置信这将使其开垦出适用量子预备机的岁月点，至众会提前5年。

　　AWS方面泄露将不绝投资于量子商酌并不绝改革其法子，并正正在开垦新一代Ocelot，将借助组件本能擢升和反复码隔绝的扩张，来使逻辑舛讹率按预期指数级低落。Painter说：“咱们才方才起步，将来还将阅历众个扩展阶段。这是一个极其浸重的寻事，咱们必要络续参加根基商酌，同时与学术界的紧张效率保留联络，并不绝练习。”

　　AWS和微软都正在本月揭晓了各自正在量子预备范围的最新效率，激动了适用量子预备身手的发扬，比如加疾药物发掘与开垦、新原料的分娩，以及正在金融商场上更精准地预测危险和同意投资战略等。

　　落地量子预备的实质行使必要依赖拥罕有十亿个量子门（量子预备机的根本运算单位）的庞大量子算法。而目前的量子预备机对处境噪声极其敏锐，现有的最佳量子硬件最众只可正确运转约一千个量子门。

　　对此，两家此轮选取的身手途径旗鼓相当，AWS主攻架构，微软则主攻原料。AWS的Ocelot革新了猫量子比特的芯片级集成架构，以低落量子预备机的舛讹率；而微软的Majorana 1通过行使“拓扑导体”（topoconductor）这种全新原料来管理这一痛点。

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　　原题目：《又一科技巨头揭橥量子芯片！纠错本钱暴降90%，登Nature》

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