IT之家 2 月 11 日訊息，量子電腦具有在某些問題上遠超經典電腦的運算能力，但量子位元卻會因幹擾噪音的影響而失去量子特性。因此，實用的可容錯量子電腦最終要求對量子錯誤更正碼（即邏輯量子位元）實作編解碼和糾錯，並在糾錯保護下進行量子邏輯閘操控，實作對量子資訊的保護。量子糾錯被公認為是實作可容錯通用量子計算的核心問題。
初創公司 QuEra 宣布其開發的世界首台具有「邏輯量子位」的商用容錯量子電腦將在 2024 年底推出，並擁有 256 個物理量子位和 10 個邏輯量子位。
IT之家註：邏輯量子位是由物理量子位（量子位元）透過量子纏結連線而成，它透過將相同的數據儲存在不同的地方來減少量子電腦中的錯誤，從而使計算過程中的故障點變得多樣化。
值得一提的是，QuEra、哈佛大學和其他幾所研究機構在 2023 年 12 月 6 日向【自然】雜誌發表了一項新研究，其中就展示了一台執行良好的量子電腦，它包含 48 個邏輯量子位，這是迄今為止經過測試的最大數量的邏輯量子位。
論文作者、QuEra 和哈佛大學物理學家 Harry Zhou 在一封電子信件中告訴 Live Science 說：「這是第一台具有量子糾錯功能的機器。」
雖然這台測試用的量子電腦本身沒有足夠的效能，但它為軟體開發者提供了一個平台，可以用來測試未來量子電腦的程式碼。
眾所周知，傳統電腦使用二進制位儲存資訊（其值要麽為 0，要麽為 1），而量子電腦使用的量子位處於疊加狀態（可以同時處於 0 和 1 之間的狀態），而且量子位還可以透過量子纏結組合在一起，同時存在於多個狀態。這就使它們能夠比傳統電腦更快地執行更多的計算量，前提是包含足夠數量的量子位元。
但要想提高數量也不是那麽簡單的事，量子位很容易受到幹擾，大約每 1000 個量子位中就會有 1 個出現錯誤，而傳統電腦一般 10 億億個位元中才會出現 1 個錯誤。
如果哪一台量子電腦能擁有數百萬個量子位，那它將直接超越當今最強的超級電腦，但目前為止最大的量子電腦也只有大約 1000 個量子位，這種高故障率嚴重限制了人類對量子電腦的的研究速度。
實際上，在計算和通訊中出現錯誤是很自然的事。上世紀五十年代的早期經典電腦都是用電子管或繼電器構建的位元，會毫無預兆地發生反轉。為此，數學家馮・諾伊曼提出利用冗余位元來糾錯的容錯技術。冗余糾錯很容易理解，比如說你電話中告訴別人你的名字，說一次不夠就說 3 次「我是張三、張三、張三……」，次數越多，傳錯聽錯的機率就越小，冗余糾錯的方法便類似於此。
目前來看，提高系統的可靠性一般有兩種辦法：一是對硬體縝密設計和品質控制，盡量減少出錯的機率；二是以冗余為代價來換取可靠性，算是軟體方面的努力。硬體的控制是有限的，必須利用軟體編碼來「容許」錯誤。
糾錯可以抵消量子位易於出錯的趨勢，而構建邏輯量子位就是一種很巧妙的方法。據介紹，QuEra 極大地降低了量子位的錯誤率，其第一台使用該技術的商用機器就實作了 256 個物理量子位和 10 個邏輯量子位。
Harry Zhou 介紹稱，新的糾錯系統便是依賴於數據冗余，即同一份數據儲存在多個位置。具體來說，相同的數據會儲存在多個位置，而邏輯量子位可以在多個物理量子位上執行相同的計算，即使一個或多個物理量子位出現故障也可以保證計算繼續進行，從而大大降低錯誤率。
研究人員透過將糾錯程式碼套用於普通量子位來建立邏輯量子位。然後，他們在量子位之間建立邏輯閘或電路，使其纏結在一起。隨後，量子電腦計算「症候群」，也就是衡量可能發生錯誤的程度。利用該資訊，量子電腦可以糾正錯誤並進行下一步操作。
數據方面，谷歌量子人工智慧實驗室 2023 年曾使用三個邏輯量子位實作了 2.9% 的錯誤率，而 Quera 公司的錯誤率僅為 0.5%（使用 48 個邏輯量子位）。不過目前世界領先的是牛津大學，他們以雙量子位實作了小於 0.01% 的錯誤率，實用意義不大。
值得一提的是，IBM 去年也展示了其 127 個量子位的 Heron 芯片的糾錯技術，與其他芯片相比可使得錯誤率降低 80%，但其首台商用機器預計要到 2029 年才會問世。
QuEra 公司計劃在 2025 年推出擁有 30 個邏輯量子位和 3000 個物理量子位的機器，計劃在 2026 年推出一台擁有 10,000+ 個物理量子位和 100 個邏輯量子位的「效能猛獸」。
Harry Zhou 還透露：「擁有 100 個邏輯量子位的機器（2026 年）可以以超過當今（所有）超級電腦的能力進行正確的計算。」
