硅谷巨头加码！微软之后亚马逊也官宣量子计算芯片，新突破可降高达九成纠错成本

去年末谷歌的量子芯片 Willow引爆了量子计算的热潮，本月硅谷巨头还在加码投入这个风口。继微软之后，亚马逊时隔一周也官宣了自家研发的第一款量子计算芯片。

美东时间 2 月 27 日周四，亚马逊的云服务部门 Amazon Web Services（AWS）宣布，其研发的量子计算芯片名为 Ocelot，相比目前的方法，该芯片可以将量子纠错的成本最多降低 90%。

Ocelot 由 AWS 量子计算中心团队与加州理工学院（Caltech）联合开发。AWS 认为，它代表了在打造容错量子计算机方面的突破，这种计算机能够解决当今传统计算机无法解决的商业和科学领域重要问题。

本周稍早，AWS 的量子计算中心团队在《自然》杂志刊发的论文中演示了他们在容错量子计算方面的新突破。该团队使用名为 “猫量子比特”（cat qubits）的创新设计，开发了对硬件需求更低的量子纠错系统。新设计能抵抗可能会干扰量子系统输出的特定类型噪音和错误，同时实现量子比特需要的元器件总数比其他设计更少。

猫量子比特来源于薛定谔的猫思想实验，指的是量子系统可以同时处于两个宏观上截然不同的状态的叠加态。如果采用猫量子比特纠错，在硬件水平上，会对被称为比特翻转的一类错误有更高的固有抵抗力，为此作出的牺牲是，更容易出现名为相位翻转的另一种错误。这种错误偏差让 AWS 团队能设计只关注处理相位翻转错误的量子纠错代码，得到一个对额外量子比特需求更低、整体上更高效的设计。

本周四 AWS 称，其团队认为，猫量子比特本质上可以抑制某些形式的错误，从而减少量子纠错所需的资源。Ocelot 的架构采用了新颖的设计，通过猫量子比特进行量子纠错，AWS 的研究人员首次将猫量子比特技术和其他量子纠错组件结合到一块微芯片上，该微芯片可以使用从微电子行业借鉴的工艺，以可扩展的方式生产。

Ocelot 目前只是原型。AWS 量子硬件主管 Oskar Painter 认为，这种新型芯片让人类向制造实际应用的容错量子计算机迈出了重要的一步，帮助加速实现量子计算机落地。由于 AWS 开发的 Ocelot 架构可以大幅减少纠错所需的资源，如果量子计算芯片能运用这种架构，成本将可能相比现有方式剧减 80%。

Painter 说：

” 随着量子研究出现最新进展，容错量子计算机将不再是有没有的问题，而是何时可以投入实际应用的问题。Ocelot 是这一征程上的重要一步。

未来，根据 Ocelot 架构构建，量子芯片的成本可能只有当前方法的五分之一，因为纠错所需的资源数量大幅减少。具体来说，我们相信，这将让我们实现现实可用量子计算机的时间表最多提前五年。”