在这个著名的实验中,一只猫被关在装有致命装置的盒子里,装置在一小时后有一半的概率杀死猫。这一假设的核心在于揭示了量子系统的不确定性,即量子系统在被测量之前会以所有可能的状态存在。同样地,量子计算领域也面临着这样的不确定性,尽管大公司如亚马逊、谷歌、IBM和微软都在积极研发,但通用量子计算技术尚未真正用于生产工作负载。
AWS此次推出的豹猫芯片,采用了猫量子比特技术,这种量子比特利用玻色子(光子)振荡的状态来编码信息。具体来说,它通过振幅和相位的变化来表示量子比特的状态。AWS表示,猫量子比特使用具有明确振幅和相位的类经典状态的量子叠加来编码信息,这一特性不仅听起来有趣,更在实际应用中具有潜在的纠错优势。
据亚马逊介绍,增加振荡器中的光子数量可以显著减少位翻转误差的发生率。这意味着,在不增加量子比特数的情况下,仅通过增加振荡器的能量,就能大大提高纠错效率。这对于量子计算来说是一个巨大的突破,因为纠错一直是该领域的主要障碍之一。量子比特对各种潜在干扰非常敏感,需要更多的物理量子比特来纠正逻辑量子比特。
豹猫芯片是一款原型量子计算芯片,由两个集成硅微芯片组成,每个芯片面积约为一平方厘米。芯片上覆盖有一层超导材料,形成量子电路元件。这些元件包括五个数据量子比特(即猫量子比特)、五个缓冲电路和四个用于错误检测的量子比特。豹猫的振荡器由超导材料钽制成,这些设计共同构成了其独特的架构。
加州理工学院理论物理学教授、亚马逊学者John Preskill对豹猫芯片给予了高度评价。他表示,尽管还有很长的路要走,但豹猫独特的架构有望缩短通往量子实用性的道路。然而,IDC量子计算研究经理Heather West则持谨慎态度。她认为,虽然豹猫是一种进步,但目前很难说它是否能在未来五年内帮助量子计算具有商业意义。
West指出,目前业界正在从讨论量子比特数量转向更高质量的量子比特和纠错。她表示,首先使用软件来尽量减少错误,然后进行逻辑量子位的讨论。现在,业界正在讨论强化量子位本身,以便立即减少一些错误。然而,她仍对豹猫的扩展性和超导材料的高错误率表示担忧。
West解释道,尽管亚马逊表示豹猫是一种可扩展的架构,但实际上并没有展示如何扩展它。对于超导芯片来说,每个量子比特都需要输入和输出线路,随着线路的扩大,系统显然也会呈指数级扩大。她还指出,涉及超导时错误率很高,需要担心相位翻转和其他噪音的影响。因此,尽管纠错量子比特是一个很好的第一步,但还有很长的路要走。