谷歌量子计算取得突破：魔态培育技术使 Willow 芯片错误率降低约 40 倍

10月16日，据报道，谷歌宣布其量子人工智能团队攻克了量子计算的一个核心瓶颈，在 Willow 量子芯片上验证了一项名为「魔态培育」技术的实用可行性，与未采用该技术相比，将量子计算错误率降低了约 40 倍，相关研究成果已发表于《科学》期刊。

要实现通用量子计算并运行实际程序，系统必须能够执行特定的量子操作集并完成量子纠错，这一目标可通过预先制备「魔态」来实现。但制备高质量且经过纠错的魔态极其消耗计算资源，据部分测算估算，一台量子计算机高达 95% 的算力容量可能都必须专门用于制备魔态，且魔态属于一次性消耗资源，使用后无法复用，使其变得异常稀缺。

2024 年，谷歌量子人工智能研究员 Craig Gidney、Noah Shutty 与 Cody Jones 借鉴学界文献构想并加以深化，开创了如今被称为「魔态培育」的新方法。其核心机制如同一个量子过滤器：先将带有噪声的量子态注入量子芯片的微小区域，随后执行一系列高度协同的测量，以检测系统错误并剔除有缺陷的尝试，借此「培育」出纯度极高、错误率极低的量子态，同时自适应适配至更大规模的可用量子编码中。

依托上述进展以及算法创新与工程优化，谷歌刷新了量子计量学的最高技术水平。在 Willow 芯片上，该协议使错误率相比未经培育的态降低 40 倍，制备出的 T 态逻辑保真度创下 99.99% 的纪录。谷歌表示，要让魔态培育真正服务于实用化量子计算，仍需在更大规模体系上完成验证。