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亞馬遜新推“豹貓”芯片,量子計算領域能否迎來新突破?

   發布時間:2025-02-28 18:55 作者:唐云澤

在這個著名的實驗中,一只貓被關在裝有致命裝置的盒子里,裝置在一小時后有一半的概率殺死貓。這一假設的核心在于揭示了量子系統的不確定性,即量子系統在被測量之前會以所有可能的狀態存在。同樣地,量子計算領域也面臨著這樣的不確定性,盡管大公司如亞馬遜、谷歌、IBM和微軟都在積極研發,但通用量子計算技術尚未真正用于生產工作負載。

AWS此次推出的豹貓芯片,采用了貓量子比特技術,這種量子比特利用玻色子(光子)振蕩的狀態來編碼信息。具體來說,它通過振幅和相位的變化來表示量子比特的狀態。AWS表示,貓量子比特使用具有明確振幅和相位的類經典狀態的量子疊加來編碼信息,這一特性不僅聽起來有趣,更在實際應用中具有潛在的糾錯優勢。

據亞馬遜介紹,增加振蕩器中的光子數量可以顯著減少位翻轉誤差的發生率。這意味著,在不增加量子比特數的情況下,僅通過增加振蕩器的能量,就能大大提高糾錯效率。這對于量子計算來說是一個巨大的突破,因為糾錯一直是該領域的主要障礙之一。量子比特對各種潛在干擾非常敏感,需要更多的物理量子比特來糾正邏輯量子比特。

豹貓芯片是一款原型量子計算芯片,由兩個集成硅微芯片組成,每個芯片面積約為一平方厘米。芯片上覆蓋有一層超導材料,形成量子電路元件。這些元件包括五個數據量子比特(即貓量子比特)、五個緩沖電路和四個用于錯誤檢測的量子比特。豹貓的振蕩器由超導材料鉭制成,這些設計共同構成了其獨特的架構。

加州理工學院理論物理學教授、亞馬遜學者John Preskill對豹貓芯片給予了高度評價。他表示,盡管還有很長的路要走,但豹貓獨特的架構有望縮短通往量子實用性的道路。然而,IDC量子計算研究經理Heather West則持謹慎態度。她認為,雖然豹貓是一種進步,但目前很難說它是否能在未來五年內幫助量子計算具有商業意義。

West指出,目前業界正在從討論量子比特數量轉向更高質量的量子比特和糾錯。她表示,首先使用軟件來盡量減少錯誤,然后進行邏輯量子位的討論。現在,業界正在討論強化量子位本身,以便立即減少一些錯誤。然而,她仍對豹貓的擴展性和超導材料的高錯誤率表示擔憂。

West解釋道,盡管亞馬遜表示豹貓是一種可擴展的架構,但實際上并沒有展示如何擴展它。對于超導芯片來說,每個量子比特都需要輸入和輸出線路,隨著線路的擴大,系統顯然也會呈指數級擴大。她還指出,涉及超導時錯誤率很高,需要擔心相位翻轉和其他噪音的影響。因此,盡管糾錯量子比特是一個很好的第一步,但還有很長的路要走。

 
 
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