量子计算最新突破 微软与量子计算公司Quantinuum合作实现14000次实验无错误

微软与量子计算公司Quantinuum深度合作，宣布在实验中成功完成了多达14000次无错误的量子计算操作，刷新量子计算错误率纪录，将错误率降低800倍，这也为未来的科学研究、技术创新开辟了新的方向。  

在AI技术与数字化浪潮中，计算能力的提升一直是科技进步的重要标志。然而，在面对气候变化模拟、药物研发、新材料设计等极端复杂问题时，传统计算机已显得力不从心。量子计算作为一种全新的计算范式，为解决这些问题提供了前所未有的可能性。 

量子计算的核心在于量子比特（qubit），不同于传统计算机的比特，它能够同时处于0和1的状态，从而实现指数级的并行计算。然而，量子计算的实现之路充满挑战，首要问题是量子比特的稳定性：由于量子系统的高度敏感性，微小的环境扰动都可能导致量子比特状态的变化，从而引入计算误差。因此，如何提升量子比特的稳定性，降低误差率，是实现可靠量子计算的关键。

近日，量子计算领域取得了重大进展：通过结合微软的量子比特虚拟化系统(qubit virtualization system)和Quantinuum的离子阱硬件技术(ion trap hardware)，成功实现了创纪录的低错误率逻辑量子比特的操作。这一成果不仅标志着量子计算从嘈杂中间规模量子（Noisy Intermediate-Scale Quantum, NISQ）时代，向更具稳定性和可扩展性的2级弹性量子运算(Level 2 Resilient quantum computing)时代的迈进，也为未来的量子技术应用奠定了坚实的基础。 

更为引人注目的是，微软和Quantinuum在实验中成功完成了多达14000次的量子计算操作，且未出现任何错误。这一成就是物理错误率与逻辑错误率间前所未有的巨大差距的成功展现，实现了错误率降低800倍的卓越成果，刷新了量子计算的错误率纪录。 

“量子纠错和容错技术的重大突破，对于量子计算在科学探索与能源安全领域发挥长远价值至关重要。这些显著成果不仅彰显了量子技术的巨大潜力，更为量子计算系统的持续研发与创新奠定了基础。”

特拉维斯·汉伯博士

橡树岭国家实验室量子科学中心主任

 

重大突破：

攻克量子误差处理难题

我们迎来了量子计算领域的一个里程碑时刻，成功地从基础阶段跃升至韧性阶段，这是行业的首次重大突破。我们正站在一个新起点，即将利用更为可靠的量子计算机去解决复杂而富有意义的问题。

我们的量子比特虚拟化系统，结合Quantinuum的硬件，能够过滤和纠正错误，展示了迄今为止物理错误率和逻辑错误率之间最大的降低空间。该系统不仅展现了四个逻辑量子比特降低逻辑错误的巨大能力，而且标志着我们正在向着更加可靠的量子计算迈进。 

 

更令人振奋的是，我们能够在不损害逻辑量子比特的前提下，进行错误诊断和纠正。这种被称为“主动症状提取(Active Syndrome Extraction)”的技术，不仅提升了量子计算的可靠性，也为整个行业带来了重大突破。 利用这一系统，我们成功运行了超过14000次单独的实验，没有发生任何错误。 

“量子错误纠正一直被视为理论上的挑战，但微软的中间层软件在优化量子比特、降低错误率方面取得了显著的进步，真正地将理论转化为了实际应用。”

大卫·肖博士

全球量子情报首席分析师

 

长期合作：

微软与 Quantinuum 携手共进

自2019年起，微软与Quantinuum便建立了深厚的合作关系，共同致力于让量子开发者能够在离子阱量子比特技术上，轻松编写和运行前沿的量子代码。这种技术凭借卓越的高保真度、全连通性和中电路测量能力，在业界树立了新的标杆。如今，Quantinuum凭借其卓越的量子体积表现，在业界赢得了广泛的认可，并已做好准备迎接量子计算的更高阶段。 

“今天里程碑式的成就，标志着微软与Quantinuum在量子计算领域的合作达到了新的高度。凭借微软尖端的错误纠正技术和Quantinuum世界领先的量子硬件，我们共同为量子应用开启了前所未有的可能性。我们满怀期待地看到，未来将有更多的客户和合作伙伴从我们的解决方案中受益，一同探索量子计算的广阔前景。”

伊利亚斯·汗

Quantinuum创始人兼首席产品官

Quantinuum的硬件凭借高达99.8%的物理双量子比特保真度，为量子计算的可靠性奠定了坚实的基础。结合微软量子比特虚拟化系统的先进诊断和错误纠正功能，我们成功实现了这一重大突破，引领着量子计算领域迈入更加稳定、可靠的新阶段。 

 

展望未来：

迈向量子超级计算新纪元 

我们的使命是予力全球每一人、每一组织，成就不凡。为此，我们借助Azure Quantum平台，将全球领先的NISQ硬件引入云端，让量子技术触手可及。为了进一步推动量子生态的发展，我们在Azure Quantum Elements预览版中，将人工智能、量子计算和云HPC技术融为一体。我们利用这一平台，设计并展示了一个端到端的工作流程，整合了包括Copilot、Azure计算与Quantinuum处理器上的量子算法，共同训练出用于属性预测的AI模型。 

今天，我们再次迈出坚实的一步，将量子硬件推向韧性阶段。在不久的将来，基于这些逻辑量子比特的高级功能，将以预览版的形式呈现给Azure Quantum Elements的用户。

我们深知，量子技术的未来远不止于此。因此，我们持续投入研发，致力于超越韧性阶段，向量子超级计算迈进。Azure Quantum团队已经证明了拓扑方法的可行性，我们对未来充满信心。在下一阶段，我们期待能够解决更多复杂问题，特别是在化学和材料科学等领域，解锁全新应用，将量子计算与经典超级计算和AI技术相结合，共同在Azure Quantum云平台上创造无限可能。

我们热切期待将这些创新成果带给每一位客户，让量子技术的力量真正惠及每一个人。 

[1] 资料信息: 微软与Quantinuum如何实现可靠的量子计算 ，

https://cloudblogs.microsoft.com/quantum/2024/04/03/how-microsoft-and-quantinuum-achieved-reliable-quantum-computing/