繼Google、微軟先后展現(xiàn)量子芯片研究成果后,亞馬遜云端運(yùn)算服務(wù)近日發(fā)表首款量子芯片原型產(chǎn)品“Ocelot”,目的在于測試AWS量子糾錯(cuò)架構(gòu)的有效性,這與目前的量子糾錯(cuò)方式相比成本可以降低多達(dá)90%。
Ocelot由設(shè)于加州理工學(xué)院的AWS量子運(yùn)算中心團(tuán)隊(duì)研發(fā)而成,是建立容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)過程中的重大突破,容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)將能解決當(dāng)今傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無法處理的商業(yè)和科學(xué)難題。
量子計(jì)算機(jī)面臨一大挑戰(zhàn)是,它對(duì)環(huán)境中最微小的變化或噪聲極為敏感,無論振動(dòng)、熱、來自手機(jī)和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)致量子運(yùn)算出錯(cuò)。為此量子計(jì)算機(jī)依靠量子糾錯(cuò),即是使用跨多個(gè)量子位元的量子信息特殊編碼,保護(hù)量子信息不受環(huán)境影響??剂康将@得準(zhǔn)確結(jié)果所需的量子位元數(shù)量,目前量子糾錯(cuò)方式的成本非常高。
為了解決量子糾錯(cuò)相關(guān)問題,AWS在Ocelot(在動(dòng)物學(xué)是指“美洲豹貓”)使用嶄新架構(gòu)設(shè)計(jì),從一開始內(nèi)建糾錯(cuò),并采用貓量子位元(cat qubit)。貓量子位元以20世紀(jì)思想實(shí)驗(yàn)“薛丁格的貓”命名,能夠抑制某些形式的錯(cuò)誤,進(jìn)而減少量子糾錯(cuò)所需資源。
透過Ocelot的設(shè)計(jì),研究人員首次成功將貓量子位元技術(shù)和其他量子糾錯(cuò)組件整合到可規(guī)?;圃斓墓栉⑿托酒希酒娣e僅1平方公分,表面有超導(dǎo)材料薄膜構(gòu)成量子電路元件,這種方式借鑒微電子產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)大制程。
Ocelot的高質(zhì)量振蕩器由一種名為“鉭”(Tantalum)的超導(dǎo)材料薄膜制成,AWS材料科學(xué)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(jìn)展,實(shí)用容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)問世不再是“是否”的問題,而是“何時(shí)”的問題,Ocelot便是邁向這個(gè)目標(biāo)的重要一步。未來以O(shè)celot架構(gòu)設(shè)計(jì)的量子芯片,所需的糾錯(cuò)資源將大幅減少,使成本降至目前方法的五分之一?!盇WS量子硬件部門負(fù)責(zé)人Oskar Painter強(qiáng)調(diào),“我們相信,這將加速實(shí)用量子計(jì)算機(jī)問世,最多可以提前5年?!?/p>