崔玉华
在科技界ChatGPT进行曲斗志昂扬，谷歌与微软迫不及待地亮相比拼竞赛之际，谷歌采用新纠正方法的量子计算机，将出错率下降了4%，取得重大突破。现在的硬件可以探测到如此低的错误率，已经是一项可喜的进步。谷歌自然也从亮眼的ChatGPT中，吸引过来一些目光。
资料显示，量子纠错（QEC）通过多个物理量子比特，即“逻辑量子比特”，对信息进行编码。这一方法被认为是大型量子计算机降低错误率来进行计算的唯一方法。对于普通计算机来讲，当发生错误时，芯片可以自动发现问题并进行修复。然而，量子比特是量子信息的基本单位，如果一个量子比特的完整量子态不可挽回地丢失，则无法读出信息，也就意味着它的信息不能简单地复制到冗余量子比特上。
现在，谷歌量子团队找到了一种全新的量子纠错方案，即通过在一组物理量子，而不是单个量子中编码信息的量子比特，称为“逻辑量子比特”。早在2019年，谷歌首次宣称实现量子霸权，创下首个里程碑。到2020年，谷歌曾发布了一份量子计算路线图，共有六个关键里程碑。最后一个里程碑M6是实现100万个物理量子比特组成的量子计算机，编码1000个逻辑量子比特，到那时便可以实现量子计算机商业应用的价值，值得期待。
当市场都在围着ChatGPT转、纷纷议论谷歌正在输给微软之际，谷歌在科技界的“圣杯”量子计算领域取得了重要的进展。
最近，谷歌母公司Alphabet找到了改善该领域最大问题之一——准确性的方法。
和普通计算机的二进制相比，量子计算可以在短时间内处理更多的计算，但是，量子计算很容易就会受到干扰，并且也更容易出错，这是量子计算数十年来面临的大问题。
在多数情况下，量子计算机很容易犯错。这是因为量子比特（量子位）依赖的量子态只能维持不到一秒钟。这意味着，计算机还没来得及完成计算，量子系统中编码的信息就很可能已经丢失了。
因此，纠正由此引起的错误，是业界面临的最艰巨的技术挑战。
在谷歌之前，一些研究人员用一种叫“纠错码”的方法来对机器进行纠错，但这带来的改进十分有限。因为纠错方面迟迟未出现有意义的进展，越来越多人对量子计算机的未来感到悲观。
谷歌的研究人员表示，他们可以将量子计算机处理的信息通过多个量子比特传播，这意味着，即使单个量子比特脱离了它们的量子态，整个系统依然可以保留足够的信息来完成计算。
克服这一纠错障碍，标志着量子计算机进入到新的发展阶段。
谷歌量子研究负责人Hartmut Neven表示，该研究结果标志着“我们构建实用量子计算机之旅的一个里程碑”。他认为纠错是“任何量子计算技术都必须经历的过程”。
不过，根据《自然》杂志文章，采用谷歌新纠正方法的量子计算机，出错率仅下降了4%。研究人员解释称，这是第一次增加系统规模没有导致错误率上升，表明谷歌已经找到了一个“平衡点”。
谷歌研究人员Julian Kelly表示，在纠错方面取得突破，是因为谷歌对其量子计算机的所有部件进行了改进，从量子比特的质量到控制软件，再到用于将计算机冷却到接近绝对零度的低温设备。
Kelly补充说，这已经将错误减少到足够低的水平，因此系统规模增加而出错率没有呈指数级上升。
谷歌认为，这一突破只是构建实用量子计算机六个步骤中的第二步。下一步涉及完善工程学，这样它只需要1000个量子位就可以创建一个逻辑量子位（一个建立在不完美的物理量子位之上的抽象概念），使系统可以正常工作。
谷歌表示，一旦它找到了如何构建并将1000个逻辑量子位连接到一个单一系统的方法，它就会造出一台实用的量子计算机。
更重要的是，它为更广泛的科学界提供了一个飞速提升的基础包括材料科学、数学和电气工程的进一步拓展都可能需要建立在量子计算机取得实际应用的基础上。
但就像ChatGPT等AI工具一样，证明它们有效只是解决这些难题的一部分。量子计算的高精度和低错误率仍然难以捉摸。在这方面的改进是量子计算和人工智能的共同主要目标，OpenAI本周表示，其新的GPT-4在准确性方面已经比前身高40%。
尽管量子计算和普通大众相去甚远，远远不如AI智能机器人那样能够吸引大家的目光。但科技界普遍认为，量子计算取得突破的意义将是能和人类登月相提并论的壮举。
