微軟與 Quantinuum 聯手打造無與倫比的量子電腦
科技巨擘微軟攜手量子運算新創公司 Quantinuum，共同研製出堪稱業界典範的量子電腦，其傲人的運算可靠度令人驚豔。量子電腦搭載微軟設計的邏輯量子位元，有望在近期內實現更廣泛的實用應用。
「這項成果實在令人激動不已，」微軟的 Krysta Svore 說道，「我們證明瞭錯誤校正的可重現性、有效性和可靠性。」
專家們早已預料實用量子電腦的問世，這將使電腦得以執行傳統電腦難以負荷的複雜運算。儘管量子電腦正穩步成長茁壯，但這個預測尚未完全實現。主要原因之一在於現有量子電腦皆會產生錯誤，而研究人員發現，在運算過程中實施捕捉和糾正錯誤的演算法存在技術難題。
最新實驗可能代表著解決錯誤問題的重大進展——研究人員宣稱在 Quantinuum H2 量子處理器上執行超過 14,000 次獨立運算，過程中未出現任何錯誤。傳統電腦也會產生錯誤，但錯誤校正可透過製作待處理資訊的備份副本而編入程式中。然而，此方法不適用於量子運算，原因在於量子資訊無法被複製。因此，研究人員改採將量子資訊分散在互相連接的量子位元組（簡稱量子位元）群組中，創造出所謂的「邏輯量子位元」。
微軟與 Quantinuum 團隊利用 30 個量子位元，打造出 4 個邏輯量子位元。Svore 表示，正是微軟開發的邏輯量子位元產生程序，讓無錯誤或容錯實驗得以重複進行。個別量子位元通常很容易受到幹擾，但在邏輯量子位元的層級上，研究人員得以反覆偵測和更正錯誤。他們聲稱，此方法非常成功，4 個邏輯量子位元產生的錯誤率低至未編組的 30 個量子位元之 0.125%。這意味著未編組的量子位元會產生比邏輯量子位元多達 800 倍的錯誤。
未參與這項實驗、來自威斯康辛大學的 Mark Saffman 指出：「邏輯錯誤率比物理量子位元的錯誤率低 800 倍，是量子運算領域的重大進展，使我們朝容錯量子運算又邁進一步。」
來自 Quantinuum 的 Jennifer Strabley 表示，團隊的硬體非常適合這項新實驗，原因在於它能高度控管量子位元，且其量子電腦的錯誤率已達迄今為止的最低水準。
2023 年，由哈佛大學的研究人員及其同事（包括量子運算新創公司 QuEra 的部分成員）組成的團隊打破了同時執行最多邏輯量子位元的紀錄，達到 48 個，遠遠超過新裝置的 4 個邏輯量子位元。但 Strabley 表示，新裝置所需的物理量子位元數較少，且邏輯量子位元產生的錯誤也比哈佛團隊的裝置少。「我們使用的物理量子位元數更少，但獲得更好的成果。」她說。
然而，一些由《新科學人》諮詢的專家尚未準備好將這項新成果視為量子錯誤校正的突破，原因在於他們需要更多關於實驗的細節。普遍認為，只有具備 100 個或更多邏輯量子位元的量子電腦，才能真正應對化學或材料科學等領域中的科學和社會問題。而下一個挑戰是擴大規模。
Strabley 和 Svore 都表示，他們相信微軟與 Quantinuum 長期以來的合作將很快達成目標。
未來展望：朝向實用量子電腦邁進
隨著量子運算技術持續蓬勃發展，終有一天，我們將能利用量子電腦解決傳統電腦難以負荷的複雜問題。從藥物發現到材料設計，從金融模型到氣候預測，量子運算有望為廣泛的產業和領域帶來變革。
目前，量子計算仍處於早期階段，存在許多技術挑戰有待克服。然而，微軟與 Quantinuum 的最新突破顯示了量子運算的巨大潛力。透過持續的創新和合作，我們有望在不久的將來看到實用量子電腦的問世，為人類帶來前所未有的運算能力。