Google 公布量子运算新进展，藉量子纠错使多个量子位元能视为单一逻辑量子位元大举提升效能 #量子处理器 (189815)

Google 在三年前首度使量子电脑执行运算，并展现超越当时超级电脑的性能，然而量子电脑技术牵涉复杂，也有着执行环境限制，当前多数的量子电脑技术仍处在前期发展与试验； Google 宣布最新的量子运算关键进展，即是在量子纠错技术获得突破，使得 Google 能将一组的量子位元视为一个逻辑量子单元， 能使得 49 个物理量子位元制作的逻辑量子位元远胜 17 个量子位元制作的逻辑子位元。

这样的概念与当前典型 CPU 与 GPU 的多核协作近似，借助将多个核心整并为单一个逻辑运算单位进行运算；然而量子电脑所采用的演算法进行量子位元操作的方式更为复杂，关键在于量子位元相当敏感，纵使是杂散光也会导致运算错误，尤其随着量子运算持续发展，任务变得更为复杂，问题就越难克服，故 Google 认为需要使未来的量子位元错误率更低于当前，也需要透过量子纠错( quantum error correction )解决。

▲量子处理器的运算特性比起现行 x86 更为敏感且容易受干扰，使得量子纠错成为合并大量物理量子位元成单一量子逻辑单元的关键

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量子纠错能使跨多个物理量子位元对资讯进行编码，形成「逻辑量子位元」保护资讯与降低错误率，同时也被视为能够实际作为执行大规模量子电脑的关键；相较单一量子位元进行运算， Google 透过逻辑量子位元进行运算，并将量子处理器的大量物理量子位元视为一个逻辑量子位元， Google 希冀能够降低多个量子位元的错误率，借此实现现有的量子演算法。

Google 公布的量子纠错进展也是首度有人成功实现缩放逻辑量子位元实验的里程碑， Google 希冀借此能使量子运算技术持续突破，能够实现以量子电脑探索以往传统超级电脑效率不佳的领域，例如新药物分子、以更少能源生产肥料、更环保的方式设计电池与核融合反应，还有进行物理研究等。

目前 Google 还处在低于百个逻辑量子的整合，目标是持续扩展到能够将数千个逻辑量子位元维持低错误率，故还有相当长远的一段发展历程要走；当前 Google 认为包括低温控制、电子控制、量子位元设计与材料选择等等，都是需要持续进行探索与发展的关键，而量子处理器的开发也是提供 AI 辅助运算的测试机会， Google 也会尝试利用 AI 改善流程。

最后， Google 也不忘重申量子运算技术带来庞大潜力的同时，也不免受到恶意人士的觊觎， Google 将会以负责任的方式发展量子运算，携手政府与安全性社群合作，以及确保 Google Cloud、Android 和 Chrome 等服务在未来量子世界中的安全性。