亚马逊首款量子芯片Ocelot发布，量子纠错成本降低90%

继谷歌、微软发布量子计算芯片之后，亚马逊也在近日发布了自家的第一代量子计算芯片Ocelot，首次实现了可扩展的玻色子纠错架构，量子纠错成本可降低90%。

据了解，Ocelot芯片由亚马逊AWS量子计算中心与加州理工学院联合研发，核心技术在于采用“猫量子比特”（Cat qubit）架构。这一命名源自“薛定谔的猫”思想实验，其核心是利用超导微波振荡器的量子叠加态存储信息。与传统的transmon量子比特不同，猫量子比特通过增加振荡器中的光子数，使位翻转错误率呈指数级下降，同时通过重复编码抑制相位翻转错误。

亚马逊AWS量子硬件总监奥斯卡·佩恩特认为，目前最大挑战不仅是构建更多的量子比特，还在于使之可靠工作。制造实用的量子计算机需要将量子纠错放在首位。所以，Ocelot从设计之初就将纠错融入系统架构，通过材料优化和电路创新，使纠错效率提升与硬件成本下降形成正向循环。

亚马逊表示，量子计算机对环境的微小变(biàn)化(huà)或(huò)“噪(zào)声(shēng)”极(jí)度(dù)敏(mǐn)感(gǎn)，像(xiàng)是(shì)振(zhèn)动(dòng)、温(wēn)度(dù)变(biàn)化(huà)、手(shǒu)机(jī)的(de)电(diàn)磁(cí)干(gàn)扰(rǎo)，甚(shén)至(zhì)是(shì)来(lái)自(zì)外(wài)太(tài)空(kōng)的(de)宇(yǔ)宙(zhòu)射(shè)线(xiàn)等(děng)，都(dōu)可(kě)能(néng)使(shǐ)量(liàng)子(zi)比(bǐ)特(tè)脱(tuō)离(lí)量(liàng)子(zi)态(tài)，导(dǎo)致(zhì)量(liàng)子(zi)计(jì)算(suàn)出(chū)现误差。因此，量子计算机十分依赖量子纠错技术，既通过将量子信息以“逻辑量子比特”形式编码至多个物理量子比特中，将量子信息与环境干扰隔离开来。

当前Ocelot芯片仍处(chù)于(yú)原(yuán)型(xíng)阶(jiē)段(duàn)，包(bāo)含(hán)5个(gè)猫(māo)量(liàng)子(zi)比(bǐ)特(tè)和(hé)4个(gè)辅(fǔ)助(zhù)比(bǐ)特(tè)，主要(yào)验(yàn)证(zhèng)量(liàng)子(zi)存(cún)储(chǔ)与(yǔ)纠(jiū)错(cuò)功(gōng)能(néng)。亚(yà)马(mǎ)逊(xùn)计(jì)划(huà)下(xià)一(yī)步(bù)扩(kuò)展(zhǎn)至(zhì)更(gèng)多(duō)量子比特，实现逻辑门操作，并探索与表面码等纠错技术的结合。

佩恩特指出：“因为纠错所需的资源大幅减少，未来根据Ocelot架构构建的量子芯片的成本可能只有现有方案的五分之一，将最多提前五年制造出实用量子计算机，并在十年内实现有实用价值的量子计算。”研究团队估计，利用Ocelot开发成熟量子计算机所需的资源仅为标准量子纠错方法的十分之一。