智东西（公众号：zhidxcom）

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

智东西 2 月 28 日报说念，AWS（亚马逊云科技）昨夜发布了其首款量子蓄意芯片 Ocelot，该芯片可缩小超 9 成的量子舛误校正所需本钱，有助于作念出更小、更可靠且本钱更低的量子蓄意机，从而加速现实量子蓄意应用的成就。

Ocelot 由加州理工学院 AWS 量子蓄意中心的团队成就，现已在 AWS 的量子蓄意干事平台 Amazon Braket 上怒放使用。其给与了一种全新的架构遐想，从起源内置了舛误校正机制，并引入了"猫量子比特"（cat qubit）技巧。其中，"猫量子比特"这一称号取自经典的薛定谔猫念念想实验。该技巧大略从本色上扼制某些失实，以大幅减少收尾量子舛误校正所需的资源。

AWS 的参议东说念主员初度将猫量子比特技巧与其他量子舛误校正组件，整合到一枚可运用微电子工艺大范围出产的微芯片上，即 Ocelot。与夙昔的样式比拟，Ocelot 可将收尾量子舛误校正的本钱缩小不啻 90%。这象征着 AWS 在构建实用容错量子蓄意机方面获取了一项紧要打破。

Ocelot 是一款原型量子蓄意芯片，其中"原型"是指该芯片处于测试和研发阶段，旨在测试 AWS 量子舛误校正架构的有用性。

Ocelot 原型量子蓄意芯片的中枢技巧和元件如下：

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 平时厘米，两者通过电气流畅叠加成一块芯片堆；

2、名义结构：每枚芯片名义磨灭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 个用于领略数据量子比特的"缓冲电路"（buffer circuits），以及 4 个用于检测数据量子比特失实的额外量子比特；

4、猫量子比特：猫量子比特用于存储蓄意中使用的量子态，其使命依赖于一种称为漂泊器（oscillator）的组件，后者会产生具有领略时序的近似电信号；

5、漂泊器材料：Ocelot 的漂泊器由一种名为钽（Tantalum）的超导材料薄膜制造，通过 AWS 自研技巧处理后可大幅擢升漂泊器性能。

其中，猫量子比特利工具有详情振幅和相位的类似经典情景的量子叠加来编码一个量子比特的信息。在 Peter Shor 于 1995 年发表其创始性论文后不久，有参议东说念主员便运行参议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）失实具有保护作用。比特翻转指的是一个比特的情景从 0 失实地变为 1，或者从 1 失实地变为 0，这种失实每每由硬件故障、噪声、滋扰或其他外部要素引起。通过加多漂泊器中的光子数目，不错使比特翻转失实率呈指数级缩小。

这意味着，与加多量子比特数目比拟，参议东说念主员不错浅薄地加多漂泊器的能量，从而大幅擢升纠错效力。

夙昔十年中，很多创始性实验体现出猫量子比特的后劲。然则，这些实验大多纠合于单个猫量子比特的演示，尚未责罚猫量子比特能否集成到可扩张架构中的问题。而 AWS 的 Ocelot 完成了猫量子比特和可扩张架构的交融。

在 AWS 量子硬件专揽 Oskar Painter 看来，量子蓄意机刻下最大的问题不仅在于构建更多的量子比特，而在于让它们大略领略可靠地使命。

量子蓄意机濒临的最大挑战之一，是它们每每对环境中极渺小的变化，别号"噪声"（noise）极端明锐。振动、热量、来自手机和 WiFi 集会的电磁滋扰，亦或是天地射线和来自外天外的放射，齐可能使量子比特偏离其量子态，从而激发蓄意失实。这也使得制造大略实施大范围、可靠且无舛误蓄意的量子蓄意机变得极为繁难。

恰是为了责罚这一问题，量子蓄意机领域养殖出了量子舛误校正技巧。该技巧通过在多个量子比特之间给与特殊的编码方式，以"逻辑量子比特"（logical qubit）的样式来保护量子信息免受环境滋扰，同期还能在失实发生时进一步检测和校正。

不外，由于收尾准确蓄意所需的量子比特数目强盛，现存的量子舛误校正样式本钱极高。

Painter 说说念："咱们不雅察了他东说念主奈那边理量子舛误校正，并决定走一条不同的说念路。" AWS 莫得给与现存架构后再试图添加舛误校正的方式，而是将量子舛误校正动作首要议论条目，来遴荐其量子比特和架构。Painter 坚信，若是要出产出实用的量子蓄意机，量子舛误校正必须放在首位。

此外，据 Painter 的团队预计，将 Ocelot 量子蓄意芯片扩张为一台"大略对社会产生变革性影响的纯属量子蓄意机"，所需资源仅为门径量子舛误校正样式的寥落之一。这一册钱的大幅缩小，收获于 AWS 的多项技巧打破。

基于超导量子电路，Ocelot 在以下 3 个大方面获取了紧要的技巧打破：

1、初度收尾了用于玻色子纠错（bosonic error correction）的可扩张架构，高出了传统量子比特决策在缩小纠错支拨方面的局限，玻色子纠错是一种运用玻色子（如光子）的量子态进行量子信息编码和纠错的样式，猫量子比特恰是玻色子纠错的一种攻击收尾方式；

2、初度收尾了噪声偏置门（noise-biased gate），这是解锁构建具有硬件高效性且可扩张、具有交易应用远景的量子蓄意机所必需的重要技巧，其通过遐想特殊的量子门操作，使得噪声主要进展为一种类型的失实（如相位翻转），而不是迅速的多种失实类型，从而让偏置噪声更容易被纠错码检测和校正；

3、收尾了超导量子比特（superconducting qubit）的起始进性能，其比特翻转（bit-flip）时候不到 1 秒，同期相位翻转（phase-flip）时候约为 20 微秒。

日前，Ocelot 过火量子纠错性能的测量截止，以及联系参议效果已在国外科学顶刊 Nature 上发表。

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

参议发挥中提到，Ocelot 运用芯片级集成的猫量子比特，构建了一种可扩张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，比特翻转失实得到了指数级扼制；

2、给与了近似码（repetition code）来校正相位翻转失实，这亦然最浅薄的经典纠错码，其通过屡次重回应始信息来收尾纠错；

3、其通过在每个猫量子比特与援助跨谐漂泊（transmon）量子比特之间收尾高度噪声偏置的受控非门（noise-biased controlled-NOT gates，其中 controlled-NOT 简称 C-NOT），收尾了在保握猫量子比特对比特翻转保护的同期，进行相位翻转失实检测。

针对噪声偏置的专用码，如 Ocelot 中使用的近似码，大略权贵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失实率邻近的惯例名义码样式比拟，Ocelot 的扩张有望将量子纠错本钱缩小 9 成。

Painter 以为，跟着量子参议的最新进展，现实可用的容错量子蓄意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 则是这一程度中的攻击一步。

他解说说念，将来，基于 Ocelot 架构构建的量子芯片，由于大幅减少了舛误校正所需的资源，其本钱可能仅为现存样式的五分之一。具体来说，AWS 坚信这将使其成就出实用量子蓄意机的时候点，至多会提前 5 年。

AWS 方面披露将连续投资于量子参议并不休改进其样式，并正在成就新一代 Ocelot，将借助组件性能擢升和近似码距离的加多，来使逻辑失实率按预期指数级下跌。Painter 说："咱们才刚刚起步，将来还将资历多个扩张阶段。这是一个极其冗忙的挑战，咱们需要握续参加基础参议，同期与学术界的攻击效果保握讨论，并不休学习。"

结语：量子蓄意领域独家技巧深远，材料和架构改进

AWS 和微软齐在本月公布了各安然量子蓄意领域的最新效果，激动了实用量子蓄意技巧的发展，举例加速药物发现与成就、新材料的出产，以及在金融阛阓上更精确地瞻望风险和制定投资计谋等。

落地量子蓄意的现实应用需要依赖领罕有十亿个量子门（量子蓄意机的基本运算单位）的复杂量子算法。而当今的量子蓄意机对环境噪声极其明锐，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，两家此轮采选的技巧阶梯各有千秋，AWS 主攻架构，微软则主攻材料。AWS 的 Ocelot 改进了猫量子比特的芯片级集成架构，以缩小量子蓄意机的失实率；而微软的 Majorana 1 通过应用"拓扑导体"（topoconductor）这种全新材料来责罚这一痛点。

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