繼谷歌、微軟發(fā)布量子計(jì)算芯片之后，亞馬遜也在近日發(fā)布了自家的第一代量子計(jì)算芯片Ocelot，首次實(shí)現(xiàn)了可擴(kuò)展的玻色子糾錯(cuò)架構(gòu)，量子糾錯(cuò)成本可降低90%。

據(jù)了解，Ocelot芯片由亞馬遜AWS量子計(jì)算中心與加州理工學(xué)院聯(lián)合研發(fā)，核心技術(shù)在于采用“貓量子比特”（Cat qubit）架構(gòu)。這一命名源自“薛定諤的貓”思想實(shí)驗(yàn)，其核心是利用超導(dǎo)微波振蕩器的量子疊加態(tài)存儲(chǔ)信息。與傳統(tǒng)的transmon量子比特不同，貓量子比特通過增加振蕩器中的光子數(shù)，使位翻轉(zhuǎn)錯(cuò)誤率呈指數(shù)級(jí)下降，同時(shí)通過重復(fù)編碼抑制相位翻轉(zhuǎn)錯(cuò)誤。

亞馬遜AWS量子硬件總監(jiān)奧斯卡·佩恩特認(rèn)為，目前最大挑戰(zhàn)不僅是構(gòu)建更多的量子比特，還在于使之可靠工作。制造實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)需要將量子糾錯(cuò)放在首位。所以，Ocelot從設(shè)計(jì)之初就將糾錯(cuò)融入系統(tǒng)架構(gòu)，通過材料優(yōu)化和電路創(chuàng)新，使糾錯(cuò)效率提升與硬件成本下降形成正向循環(huán)。

亞馬遜表示，量子計(jì)算機(jī)對(duì)環(huán)境的微小變化或“噪聲”極度敏感，像是振動(dòng)、溫度變化、手機(jī)的電磁干擾，甚至是來自外太空的宇宙射線等，都可能使量子比特脫離量子態(tài)，導(dǎo)致量子計(jì)算出現(xiàn)誤差。因此，量子計(jì)算機(jī)十分依賴量子糾錯(cuò)技術(shù)，既通過將量子信息以“邏輯量子比特”形式編碼至多個(gè)物理量子比特中，將量子信息與環(huán)境干擾隔離開來。

當(dāng)前Ocelot芯片仍處于原型階段，包含5個(gè)貓量子比特和4個(gè)輔助比特，主要驗(yàn)證量子存儲(chǔ)與糾錯(cuò)功能。亞馬遜計(jì)劃下一步擴(kuò)展至更多量子比特，實(shí)現(xiàn)邏輯門操作，并探索與表面碼等糾錯(cuò)技術(shù)的結(jié)合。

佩恩特指出：“因?yàn)榧m錯(cuò)所需的資源大幅減少，未來根據(jù)Ocelot架構(gòu)構(gòu)建的量子芯片的成本可能只有現(xiàn)有方案的五分之一，將最多提前五年制造出實(shí)用量子計(jì)算機(jī)，并在十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)有實(shí)用價(jià)值的量子計(jì)算。”研究團(tuán)隊(duì)估計(jì)，利用Ocelot開發(fā)成熟量子計(jì)算機(jī)所需的資源僅為標(biāo)準(zhǔn)量子糾錯(cuò)方法的十分之一。