智东西（公众号：zhidxcom）

继谷歌、IBM、英特尔、微软等科技大厂之后，AWS 也有自研的量子规划芯片了。

智东西 2 月 28 日报谈，AWS（亚马逊云科技）昨夜发布了其首款量子规划芯片 Ocelot，该芯片可缩短超 9 成的量子毛病改良所需本钱，有助于作念出更小、更可靠且本钱更低的量子规划机，从而加速现实量子规划应用的修复。

Ocelot 由加州理工学院 AWS 量子规划中心的团队修复，现已在 AWS 的量子规划工作平台 Amazon Braket 上盛开使用。其领受了一种全新的架构策画，从起源内置了毛病改良机制，并引入了"猫量子比特"（cat qubit）本领。其中，"猫量子比特"这一称号取自经典的薛定谔猫想想实验。该本领粗略从骨子上阻碍某些乖谬，以大幅减少达成量子毛病改良所需的资源。

AWS 的考虑东谈主员初度将猫量子比特本领与其他量子毛病改良组件，整合到一枚可诈骗微电子工艺大界限坐褥的微芯片上，即 Ocelot。与曩昔的要领比拟，Ocelot 可将达成量子毛病改良的本钱缩短不啻 90%。这标识着 AWS 在构建实用容错量子规划机方面获取了一项紧要冲破。

Ocelot 是一款原型量子规划芯片，其中"原型"是指该芯片处于测试和研发阶段，旨在测试 AWS 量子毛病改良架构的有用性。

Ocelot 原型量子规划芯片的中枢本领和元件如下：

1、芯片组成：它由两枚集成硅微芯片组成，每枚芯单方面积约 1 正常厘米，两者通过电气贯穿叠加成一块芯片堆；

2、名义结构：每枚芯片名义秘密有组成量子电路元件的薄层超导材料；

3、中枢组件：Ocelot 芯片由 14 个中枢组件组成，包括 5 个数据量子比特（指猫量子比特）、5 个用于稳重数据量子比特的"缓冲电路"（buffer circuits），以及 4 个用于检测数据量子比特乖谬的额外量子比特；

4、猫量子比特：猫量子比特用于存储规划中使用的量子态，其责任依赖于一种称为飘浮器（oscillator）的组件，后者会产生具有稳重时序的重迭电信号；

5、飘浮器材料：Ocelot 的飘浮器由一种名为钽（Tantalum）的超导材料薄膜制造，通过 AWS 自研本领处理后可大幅擢升飘浮器性能。

其中，猫量子比特利器用有笃定振幅和相位的近似经典气象的量子叠加来编码一个量子比特的信息。在 Peter Shor 于 1995 年发表其首创性论文后不久，有考虑东谈主员便运行考虑基于猫量子比特的替代纠错决策。

猫量子比特的一大上风在于其自然对比特翻转（bit-flip）乖谬具有保护作用。比特翻转指的是一个比特的气象从 0 乖谬地变为 1，或者从 1 乖谬地变为 0，这种乖谬同样由硬件故障、噪声、搅扰或其他外部要素引起。通过加多飘浮器中的光子数目，不错使比特翻转乖谬率呈指数级缩短。

这意味着，与加多量子比特数目比拟，考虑东谈主员不错浅显地加多飘浮器的能量，从而大幅擢升纠错效力。

曩昔十年中，很多首创性实验体现出猫量子比特的后劲。然则，这些实验大多聚会于单个猫量子比特的演示，尚未处置猫量子比特能否集成到可膨胀架构中的问题。而 AWS 的 Ocelot 完成了猫量子比特和可膨胀架构的交融。

在 AWS 量子硬件操纵 Oskar Painter 看来，量子规划机刻下最大的问题不仅在于构建更多的量子比特，而在于让它们粗略稳重可靠地责任。

量子规划机面对的最大挑战之一，是它们同样对环境中极细小的变化，别名"噪声"（noise）极端敏锐。振动、热量、来自手机和 WiFi 网罗的电磁搅扰，亦或是天地射线和来自外天外的发射，皆可能使量子比特偏离其量子态，从而激发规划乖谬。这也使得制造粗略实行大界限、可靠且无毛病规划的量子规划机变得极为贫窭。

恰是为了处置这一问题，量子规划机领域孳生出了量子毛病改良本领。该本领通过在多个量子比特之间领受特殊的编码神志，以"逻辑量子比特"（logical qubit）的样式来保护量子信息免受环境搅扰，同期还能在乖谬发生时进一步检测和改良。

不外，由于达成准确规划所需的量子比特数目繁密，现存的量子毛病改良要领本钱极高。

Painter 说谈："咱们不雅察了他东谈主奈那处理量子毛病改良，并决定走一条不同的谈路。" AWS 莫得领受现存架构后再试图添加毛病改良的神志，而是将量子毛病改良算作首要商量要求，来选拔其量子比特和架构。Painter 驯服，要是要坐褥出实用的量子规划机，量子毛病改良必须放在首位。

此外，据 Painter 的团队想到，将 Ocelot 量子规划芯片膨胀为一台"粗略对社会产生变革性影响的练习量子规划机"，所需资源仅为方法量子毛病改良要领的相配之一。这一册钱的大幅缩短，收货于 AWS 的多项本领冲破。

基于超导量子电路，Ocelot 在以下 3 个大方面获取了紧要的本领冲破：

1、初度达成了用于玻色子纠错（bosonic error correction）的可膨胀架构，越过了传统量子比特决策在缩短纠错支拨方面的局限，玻色子纠错是一种诈骗玻色子（如光子）的量子态进行量子信息编码和纠错的要领，猫量子比特恰是玻色子纠错的一种要紧达成神志；

2、初度达成了噪声偏置门（noise-biased gate），这是解锁构建具有硬件高效性且可膨胀、具有生意应用远景的量子规划机所必需的关键本领，其通过策画特殊的量子门操作，使得噪声主要发达为一种类型的乖谬（如相位翻转），而不是迅速的多种乖谬类型，从而让偏置噪声更容易被纠错码检测和改良；

3、达成了超导量子比特（superconducting qubit）的最先进性能，其比特翻转（bit-flip）时辰不到 1 秒，同期相位翻转（phase-flip）时辰约为 20 微秒。

日前，Ocelot 绝顶量子纠错性能的测量甩掉，以及关联考虑甩掉已在外洋科学顶刊 Nature 上发表。

论文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7

考虑评释中提到，Ocelot 诈骗芯片级集成的猫量子比特，构建了一种可膨胀且硬件高效的量子纠错架构。这种决策有 3 大上风：

1、在物理量子比特层面，比特翻转乖谬得到了指数级阻碍；

2、领受了重迭码（repetition code）来改良相位翻转乖谬，这亦然最浅显的经典纠错码，其通过屡次重禀报始信息来达成纠错；

3、其通过在每个猫量子比特与补助跨谐飘浮（transmon）量子比特之间达成高度噪声偏置的受控非门（noise-biased controlled-NOT gates，其中 controlled-NOT 简称 C-NOT），达成了在保抓猫量子比特对比特翻转保护的同期，进行相位翻转乖谬检测。

针对噪声偏置的专用码，如 Ocelot 中使用的重迭码，粗略权臣减少所需物理量子比特的数目。同期，亦然在该论文中，AWS 团队发现了与物理量子比特乖谬率周边的旧例名义码要领比拟，Ocelot 的膨胀有望将量子纠错本钱缩短 9 成。

Painter 觉得，跟着量子考虑的最新进展，现实可用的容错量子规划机何时能应用于现实宇宙，已不再是"是否"的问题，而是"何时"的问题，Ocelot 则是这一进度中的要紧一步。

他讲解谈，将来，基于 Ocelot 架构构建的量子芯片，由于大幅减少了毛病改良所需的资源，其本钱可能仅为现存要领的五分之一。具体来说，AWS 驯服这将使其修复出实用量子规划机的时辰点，至多会提前 5 年。

AWS 方面败露将不竭投资于量子考虑并不断改进其要领，并正在修复新一代 Ocelot，将借助组件性能擢升和重迭码距离的加多，来使逻辑乖谬率按预期指数级下跌。Painter 说："咱们才刚刚起步，将来还将履历多个膨胀阶段。这是一个极其费劲的挑战，咱们需要抓续进入基础考虑，同期与学术界的要紧甩掉保抓相关，并不断学习。"

结语：量子规划领域独家本领闪现，材料和架构立异

AWS 和微软皆在本月公布了各安宁量子规划领域的最新甩掉，鼓动了实用量子规划本领的发展，举例加速药物发现与修复、新材料的坐褥，以及在金融商场上更精确地瞻望风险和制定投资战术等。

落地量子规划的现实应用需要依赖领独特十亿个量子门（量子规划机的基本运算单位）的复杂量子算法。而现在的量子规划机对环境噪声极其敏锐，现存的最好量子硬件最多只可准确运行约一千个量子门。

对此，两家此轮采纳的本明白线各有千秋，AWS 主攻架构，微软则主攻材料。AWS 的 Ocelot 立异了猫量子比特的芯片级集成架构，以缩短量子规划机的乖谬率；而微软的 Majorana 1 通过应用"拓扑导体"（topoconductor）这种全新材料来处置这一痛点。

开首：AWS、Nature开云kaiyun体育