继Google、微软先后展现量子芯片研究成果，亚马逊云计算服务（Amazon Web Services，AWS）27日发布首款量子芯片原型产品“Ocelot”，目的在于测试AWS量子纠错架构的有效性，这与目前的量子纠错方式相比成本可以降低多达90%。

Ocelot由设于加州理工学院的AWS量子运算中心团队研发而成，是创建容错量子计算机过程中的重大突破，容错量子计算机将能解决当今传统计算机无法处理的商业和科学难题。

量子计算机面临一大挑战是，它对环境中最微小的变化或噪声极为敏感，无论振动、热、来自手机和Wi-Fi网络的电磁干扰，甚至来自外太空的宇宙射线和辐射，都有可能使量子位元偏离量子状态，导致量子运算出错。为此量子计算机依靠量子纠错，即是使用跨多个量子位元的量子资讯特殊编码，保护量子资讯不受环境影响。考虑到获得准确结果所需的量子位元数量，目前量子纠错方式的成本非常高。

为了解决量子纠错相关问题，AWS在Ocelot（在动物学是指“美洲豹猫”）使用崭新架构设计，从一开始内置纠错，并采用猫量子位元（cat qubit）。猫量子位元以著名20世纪思想实验“薛定谔的猫”命名，能够抑制某些形式的错误，进而减少量子纠错所需资源。

通过Ocelot的设计，研究人员首次成功将猫量子位元技术和其他量子纠错组件集成到可规模化制造的硅微型芯片上，芯片面积仅1平方厘米，表面有超导材料薄膜构成量子电路组件，这种方式借鉴微电子产业的强大制程。

Ocelot的高品质振荡器由一种名为“钽”（Tantalum）的超导材料薄膜制成，AWS材料科学家开发出一种在硅微型芯片处理钽的特殊方法，以提高振荡器性能。

“随着近期量子研究进展，实用容错量子计算机问世不再是“是否”的问题，而是“何时”的问题，Ocelot便是迈向这个目标的重要一步。未来以Ocelot架构设计的量子芯片，所需的纠错资源将大幅减少，使成本降至目前方法的五分之一。”AWS量子硬件部门负责人潘特（Oskar Painter）强调，“我们相信，这将加速实用量子计算机问世，最多可以提前5年。”

（图片来源：亚马逊）