Microsoft使用新颖的四维代码家族进行量子误差校正-Microsoft Azure量子博客

通过在其计算平台中添加尖端功能来继续推进全球量子生态系统。通过开发适用于许多类型的Qubits的强大错误校正代码，我们正在推进量子计算的领域，同时将其纳入专家范围和非量表。微软的新型四维几何代码每个逻辑量子都需要很少的物理Qub，可以检查一次镜头中的错误，并且错误率降低了1,000倍。

满足对容忍故障量子计算机的需求

当今的大多数S量子计算机都用容易出错的Qubits运行，因此无法自行进行可靠的计算。为了实现量子计算机中复杂解决问题能力的承诺，有两个先决条件：

• 使用具有高保真度的物理Qub。
• 应用错误校正代码，该代码可以创建可靠的逻辑Qubit，其错误率大大低于相应的物理量子台的错误率。

正如我们与多个硬件合作伙伴的合作所证明的那样，Microsoft具有错误校正的最新功能。我们的Qubit-Virtualization系统，它是微软量子计算平台，使可靠的逻辑Qubits创建和纠缠高质量的物理Qub。

以前，我们创建并纠缠了24个可靠的逻辑Qubit通过将Microsoft的Qubit-Virtualization系统应用于原子计算的中性原子。在该研究中，我们证明了我们在计算过程中检测和纠正错误并纠正Qubits损失的能力，从而实现了可靠且高度准确的量子计算。团队还创建了28个逻辑量子位，具有在执行可靠计算时检测和纠正错误的能力。

通过检测和纠正计算过程中的错误，Microsoft量子计算平台可从高质量的物理量子台上创建逻辑Qubits，以启用可靠的量子计算。

Microsoft的新的四维（4D）几何代码

即使是高质量的物理量子位，也需要校正错误，以创建和纠缠可靠的量子计算的逻辑Qubits。为此，微软已经建立了一个小说家族4D几何代码，可在Microsoft量子计算平台中使用，适用于具有全部连接性的Qubit，例如中性原子，离子陷阱和光子学。这些强大的代码可以通过数量级降低物理Qubit的错误率，以达到可靠操作所需的级别。

Microsoft的新4D几何代码：

• 需要很少的物理Qub来制作每个逻辑量子：在四个维度上旋转代码可实现制作逻辑Qubit所需的物理量子数量的五倍。
• 具有有效的逻辑操作：这些代码表现出高性能，并具有单次属性，使其能够快速纠正错误。
• 提高量子硬件的性能：通过从10个降低物理错误率降低错误率可以降低1,000倍^-3（每千）到逻辑错误率约为10^-6（一百万）。

有了这些功能，这个新颖的代码家族提供了一些好处。这些代码减少了诊断错误所需的步骤数，从而导致了低深度操作和计算。此外，这些代码减少了实现易于故障量子计算所需的物理量子数量，从而加速了通往公用事业量表的路径。

这个代码家族是许多可以包含在Microsoft Quantum Compute平台中的家族之一。它带有一套完整的有效操作，使任何量子算法的汇编成为可能。将这些代码纳入我们的全栈将可以在短期内创建和纠缠50个逻辑Qubits，并有可能将来扩展到数千个逻辑Qubits。 

微软量子优势

在Microsoft，我们通过将最先进的量子硬件与最先进的量子硬件耦合来提出量子优势的功能微软量子计算平台，其中包括误差校正，云高性能计算和高级AI模型。 现在，这些功能可以与Microsoft Discovery配对，我们的平台旨在加速科学进步。” 

除了合作的硬件和软件的实力外，Microsoft的专家团队还可以提供有关用例，行业挑战以及创新和协作研究项目的洞察力和技术专业知识。这使客户可以探索量子应用程序，通过可靠的量子计算生成新数据集，提高AI模型的性能或准确性，并在量子计算中提供区域技能和教育。

微软和原子计算

共同设计了Microsoft和Atom Computing与Microsoft量子计算平台共同设计了一组中性原子量子。原子计算中性原子量子比其他一些Qubit技术具有几个优势，包括由于缺乏充电性，它们的能力紧紧地包装在阵列中，这提供了广泛的可扩展性。此外，它们可以四处移动以允许与其他原子的相互作用，它们对噪声的敏感性较低，并且具有量子误差校正所需的高保真度。

自从我们上一次与Atom Computing合作的公告以来，该公司已证明中路测量使用量子重置并在其硬件上重复使用。该技术允许测量量子组的子集，同时保存测量和未衡量的Qubits可以改善误差校正，增加可以执行的量子计算的复杂性，并为耐故障量量子计算铺平道路。另外，两分门忠诚原子计算的中性原子的数量为99.6％，这仍然是商业系统中中性原子量子的最高保真度。

高保真度，全能的连通性以及与原子计算的中性原子量子的可用时间相连贯的时间，使它们非常适合使用Microsoft Quantum Compute Platform创建逻辑Qubits。

Microsoft和Atom Computing一起将最新的误差校正应用于高质量的物理Qubits来启用可靠的量子计算。 

可靠的量子计算在这里

我们处于可靠的量子计算的早期阶段，并且该技术将开始实现这一技术的影响。随着各个行业的研究人员采用共同设计的方法来探索量子体系结构，算法和应用程序之间的相互作用，将开始揭示实际应用。

当使用量子来改进和加速其他技术（例如高性能计算和AI）时，最开创性的量子计算用例。通过为客户提供学习量子计算，开发算法和设计量子应用所需的工具，Microsoft使客户能够最大程度地提高使用量子增强其他技术的潜在好处。

了解有关量子的更多信息

• 探索微软量子计算平台。
• 阅读基于理论的论文关于新型4D错误校正代码的家族。
• 阅读有关量子误差校正通过将原子计算的QPU纳入Microsoft量子计算平台而实现。