解決最大瓶頸，IBM要在2029年打造“最強量子計算機”？

【環球時報綜合報道】據美國《生活科學》網站10日報道，IBM公司科學家表示，他們已經解決了量子計算中的最大瓶頸，並計劃在2029年推出世界上第一台真正意義上的大規模量子計算機。報道稱，根據IBM科學家的説法，它將比當今任何量子計算機強大2萬倍。

據介紹，阻礙量子計算機普及的最大技術障礙是“量子糾錯”。運算錯誤是計算中不可避免的問題，量子計算機有運算速度快的潛力，但作為量子計算的基本運算單元——量子比特，卻十分脆弱，與周圍環境發生哪怕極微弱的相互作用也會導致它們發生改變，產生物理上被稱為“退相干”的效應。因此量子計算機中的量子比特越多，計算中出錯的情況就越多。而且量子計算機還有一個非常特殊的情況：傳統計算機在校對是否出現錯誤時，通常會採用藉助冗餘比特來糾錯的容錯技術，即將需要校對的比特複製到其他比特上，然後對所有比特進行測量以比較它們的數字規律，進而判定是否出現錯誤。但量子力學原理使直接通過複製測量量子比特並檢測錯誤的方法變得不可行。因為量子力學存在“不可克隆”原理，即不可能構造一個能夠完全複製任意量子比特，而不對原始量子比特產生干擾的系統。

為了解決量子糾錯問題，科學家將多個對外界干擾特別敏感的物理量子比特編碼成為可靠的“邏輯量子比特”，從而實現對於信息的編碼保護。IBM計劃打造的新型量子計算機名為“Starling”，將使用200個邏輯量子比特，由約1萬個物理量子比特組成。隨後IBM在2033年還將進一步推出名為“Blue Jay”的量子計算機，將使用2000個邏輯量子比特。

報道稱，IBM發明了一種新穎的量子糾錯方式，將使量子計算機硬件能夠超越以前的限制。據稱，理論上量子糾錯涉及的物理量子比特越多，邏輯量子比特就越可靠，運算錯誤率也會隨之降低。但由於物理量子比特本身也存在一定的錯誤率，實際運行中邏輯量子比特中的物理量子比特越多，可能反而容易出錯。IBM發明的新方法採用更高效的LDPC糾錯碼，能降低邏輯量子比特所需的物理量子比特的比例，大幅減少擴展系統所需的物理量子比特數量。IBM量子操作副總裁傑伊·甘貝塔表示，目前關於量子糾錯的“科學問題已經解決”，這意味着量子計算機的性能提升“只是一個工程挑戰”。

報道稱，如今量子計算機僅能使用幾百個量子比特，因此它們只能在那些僅用於測試其潛力的定製問題上，超越使用二進制計算的傳統計算機。按照IBM的規劃，未來的量子計算機為確保普及，將可以使用幾億個量子比特。報道還提到，為充分利用未來的高性能量子計算機，IBM還需要為它們構建匹配的新算法和程序。（陳山）