迈向容错时代！Quantinuum使用逻辑量子比特实现容错算法
光子盒研究院
在一篇预印本论文“Demonstrating Bayesian Quantum Phase Estimation with Quantum Error Detection”中，量子计算公司Quantinuum表示，通过在量子处理器上使用逻辑量子比特实现容错算法，该公司已成为首个模拟化学分子的公司。
这是利用量子计算机加速分子发现的重要一步：通过更好地模拟化学体系，缩短了产生商业和经济价值的时间。
来自日本的Quantinuum科学家利用Quantinuum的H1量子计算机上的三个逻辑量子比特，采用一种用于早期容错设备的、名为“随机量子相位估计”的算法，计算了氢分子（H2）的基态能量。
众所周知，许多可用于当今NISQ时代量子计算机的算法无法扩展、进而应用于更大的问题。本实验中使用的逻辑量子比特相位估计技术具有更好的扩展潜力，但在当今的量子计算机上实现该技术具有挑战性，因为它需要非常复杂的电路，而这些电路很容易因噪声而失效。
Quantinuum首席执行官Raj Hazra博士说：“今天的宣布翻开了量子化学在量子计算机上的新篇章，使我们迈向了早期容错时代。这一成就证明了Quantinuum硬件和软件团队的奉献精神，他们不断证明自己有能力取得世界级的成果。H1量子计算机将高保真门操作、全连接性和条件逻辑与我们的InQuanto化学平台提供的真正世界领先的算法、方法和错误处理技术结合在一起，这一切才得以实现。”
Kentaro Yamamoto博士领导的科学家团队通过创建和使用逻辑量子比特（logical qubit）克服了这一挑战，该逻辑量子比特采用了专为H系列量子硬件设计的错误检测代码；该代码在检测到计算过程中产生错误的量子比特时立即放弃计算，从而节省了量子资源。
结合H系列硬件的低噪声和Quantinuum软件InQuanto的功能，研究人员首次能够运行这些复杂的电路，产生比没有错误检测代码时更精确的仿真结果。创建和使用具有错误检测功能的逻辑量子比特是进行更高级纠错的先决条件，它为量子计算机提供了针对各种形式“噪声”的实时保护。
Kentaro Yamamoto博士说：“模拟氢分子并在逻辑量子比特上使用早期容错算法取得如此好的结果，是一项出色的实验结果，提醒我们我们的进步有多快。”
“这一结果可能反映了量子计算专业人员新篇章的开始，我们可以开始在近期设备上采用早期容错算法，使用未来大规模量子计算最终需要的所有技术。”
贝叶斯相位估计推理和参数选择方法的比较。
整个QPE编码电路的简图。
未编码QPE的估计能量与实验次数R的关系图。
对于在研究未来分子和材料方面投入巨资的医疗保健、能源、汽车和制造等行业的科研人员和工业企业来说，此次演示意味着实用量子计算的时间将继续临近。
参考链接：
[1]https://insidehpc.com/2023/07/quantinuum-claims-quantum-first/
[2]https://arxiv.org/abs/2306.16608
- 发表于:
- 原文链接：https://page.om.qq.com/page/OBNDRDaQ-ZE4v-ocGBEZJzLQ0
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