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谷歌利用'魔法态培养'将量子错误率降低40倍
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要点
谷歌量子人工智能团队在其Willow处理器上展示了一项名为'魔法态培养'的技术，将关键量子态中的错误降低了约40倍，达到99.99%的保真度。这些结果于2026年10月15日发表在《科学》杂志上，解决了量子计算中长期存在的资源瓶颈问题。但谷歌表示，在该方法能够支持实际应用之前，仍需要扩大规模。
此版本是原文（English）的机器翻译。 阅读原文
谷歌量子人工智能部门于2026年10月15日宣布，已在其Willow量子处理器上展示了一项名为'魔法态培养'的技术，与未经培养的态相比，将特定类别量子态中的错误降低了约40倍，具体信息来自谷歌官方博客的一篇文章。该项工作同日发表在《科学》杂志上。
谷歌宣布了什么
该实验产生了所谓的逻辑T态——一种'魔法态'，是某些量子操作所需的——逻辑保真度达到99.99%，谷歌称这是同类态的记录。据该公司博客文章，这篇论文由包括Emma Rosenfeld和Craig Gidney在内的谷歌研究人员撰写。据Interesting Engineering的报道，该基础培养技术最初由谷歌研究人员Craig Gidney、Noah Shutty和Cody Jones于2024年开发。
魔法态培养如何运作
根据Interesting Engineering对谷歌研究的描述，魔法态是运行超出经典计算机能力范畴的复杂计算所需的高精度量子态，每个魔法态只能使用一次。培养是一个过滤过程：嘈杂的量子态被注入处理器的一个小区域，协调的测量检查其中的错误，有缺陷的尝试被丢弃，通过检验的态被扩展用于更大规模的计算。
据德国媒体Blocktrainer报道的数据，在实验中约92%的尝试被拒绝——这意味着只有约8%的运行产生了可用的高保真魔法态。据谷歌博客文章，谷歌团队还表示通过改进处理器控制和开发一种基于培养过程本身的新基准测试方法，解决了实际干扰问题，如实验室电气设备的漂移和温度变化。
为什么魔法态是瓶颈
谷歌之前估计，生成纠错魔法态可能会消耗量子计算机总容量的95%，使得其高效生成成为该领域最严重的资源制约之一，这一点由Interesting Engineering报道并在谷歌自己的博客文章中重复。降低生成可靠魔法态所需的错误率和开销被认为是构建能够进行有用的大规模计算的量子计算机的先决条件。
| 指标 | 报告值 | 来源 |
|---|---|---|
| 与未培养态相比的错误减少 | ~40倍 | 谷歌博客;de.investing.com |
| 逻辑T态保真度 | 99.99% | 谷歌博客;Interesting Engineering |
| 被拒绝的尝试 | ~92% | Blocktrainer |
| 使用的处理器 | Willow | 谷歌博客;de.investing.com |
| 发表 | 《科学》，2026年10月15日 | 谷歌博客;de.investing.com |
这意味着什么——以及它不意味着什么
谷歌博客文章将这一结果描述为魔法态瓶颈的实用解决方案的首次展示，同时警告说在该技术能够支持真实世界的量子应用之前，仍需证明其在更大规模上的工作效能。该公司没有提供培养技术何时可能在全面的容错量子计算机中部署的时间表。
我们仍需在更大规模上展示魔法态培养，以使其对实际量子计算变得现实。
由于魔法态和Shor算法在理论上与破解某些密码系统有关，这一宣告也引起了加密货币评论员的关注。德国媒体Blocktrainer报道称，虽然这一进展原则上可能有助于未来提高Shor算法计算的效率，但研究人员仍远未能实际破解保护比特币的ECDSA和Schnorr签名方案，而且这一发展反而强调了继续进行后量子密码学研究的重要性。
背景
这一宣告是谷歌为其超导Willow芯片报告的一系列里程碑的补充，是其更广泛的量子纠错研究计划的一部分。最新的成果特别关注于降低魔法态生成的成本和错误率，而不是展示一个完整的、可应用的量子计算机。
常见问题
- 什么是魔法态培养?
- 这是谷歌在其Willow处理器上展示的一项技术，通过协调测量过滤出有缺陷的量子态，丢弃错误并'增长'少量高精度的魔法态，这些魔法态是进行高级量子计算所需的，据谷歌博客文章和Interesting Engineering报道。
- 谷歌减少了多少量子错误率?
- 据谷歌博客和de.investing.com报道，谷歌报告了与未培养态相比魔法态错误的约40倍减少，T态的逻辑保真度达到99.99%。
- 这是否意味着量子计算机现在可以破解比特币?
- 不能。Blocktrainer报道称，虽然这一突破理论上可能在未来使某些与密码相关的算法更有效率，但研究人员仍远未能破解比特币的ECDSA和Schnorr签名方案。
- 该方法目前的局限性是什么?
- 据Blocktrainer报道，在实验中约92%的生成可用魔法态的尝试被拒绝，据谷歌自己的博客文章，谷歌表示该技术仍需在更大规模上展示，才能支持真实世界的量子应用。
- 研究在哪里发表了?
- 据谷歌博客文章和de.investing.com，结果于2026年10月15日发表在《科学》杂志上。
世界如何讲述
- 德语德语媒体报道（Blocktrainer和Investing.de）主要围绕其财务和加密货币影响来描述谷歌的结果，询问40倍错误率切割对比特币密码学意味着什么，同时强调实际破解比特币签名方案仍然遥远。
来源
- Google Blog — Bringing the magic: Google breaks open a bottleneck in quantum computing
- Interesting Engineering — Google Willow cuts magic-state errors 40-fold, reaches 99.99% fidelity
- Investing.de — Durchbruch im Quantencomputing: Google senkt Fehlerrate um das 40-Fache
- Blocktrainer — Google gelingt Quanten-Durchbruch: Was bedeutet das jetzt für Bitcoin?
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