见证历史：Quantinuum与微软取得突破性进展，开启了可靠量子计算的新时代！

Quantinuum与微软的合作取得了重大突破，将可靠量子计算带入了新的时代。他们结合了Quantinuum的System Model H2量子计算机和微软创新的量子比特虚拟化系统，在逻辑量子比特领域取得了800倍于物理电路错误率的突破。这一创新不仅影响深远，加速了量子计算的进展，也挑战了传统对大规模可靠量子计算时间表的认知。

这一工作的主要创新点包括：可靠逻辑量子比特的实现，实时量子错误校正协议的开发以及对量子计算硬件架构的优化。这一突破解决了量子计算中关键的错误校正问题，为量子计算走向实用化提供了关键支持。接下来我们具体解读一下该工作的重大意义。

​容错性：量子计算的巨大挑战

量子计算机的概念由来已久，近些年也是成果不断。谷歌于2019年10月23日宣布取得了量子霸权。他们构建了一台计算机，能够在200秒内完成一个计算，而这个计算对于最快的超级计算机来说需要大约10,000年。但是，你可能会好奇，谷歌都已经宣布量子霸权了，量子计算不早就很成功了吗？量子霸权其实只是一种宣传策略，实际情况远非你以为的那样。

量子计算机基于量子纠缠态，量子纠缠神秘，迷人，又强大，是量子计算的根基。然而，量子纠缠态功能强大的另一面是它非常脆弱，要想维护这一纠缠态需要十分苛刻的物理条件，如果还想在其基础上进行计算同时又不破坏这一纠缠态，更是难上加难。因此，实际上我们要给谷歌2019年的量子霸权加上一系列的限定条件：

• 在苛刻的物理条件下，很短暂的时间内，特殊的场景下实现了量子霸权。

距离真正可以商用，还遥远的很啊！这里关键的问题就是让量子比特变得更加稳定，正如谷歌在2021年的一篇文章中指出的那样，量子设备的发展方向就是降低量子比特的错误率！

2023年2月，谷歌团队宣称：

目前，我们第三代Sycamore处理器 上的量子比特的错误率通常为 1/10,000 到 1/100。通过我们和其他人的工作，我们了解到开发大规模量子计算机需要更低的错误率。我们需要 (1/10)^9到 (1/10)^6范围内的错误率来运行能够解决工业相关问题的量子电路。

1/100的错误率意味着什么？每运行100次计算就可能宕机一次，这样的量子计算机还是太脆弱了。

逻辑比特：另辟蹊径​

量子计算使用量子比特来存储和处理信息。然而，当今的量子比特容易出错，这限制了它们的实用性以及所有嘈杂的中型量子计算机的实用性。有两种方法可以减少这些错误：

• 提高物理量子比特及其操作的质量。
• 利用先进的技术将多个物理量子位组合成更可靠的虚拟量子位，通常称为逻辑比特。

仅仅增加高错误率的物理量子比特的数量（而不改善错误率）是徒劳的，因为这样做并不会导致量子计算机比现有的版本更强大。相反，当具有足够操作质量的物理量子比特与专门的编排和诊断系统一起使用以启用虚拟量子比特时，增加物理量子比特的数量才能产生功能强大、容错能力强的量子计算机，能够执行更长时间、更复杂的计算。

Quantinuum与微软的合作就采用了这样虚拟量子比特的方式。（谷歌又被超越了？