AWS推出新工具简化量子纠错开发流程

谷歌近日将量子计算机实用化时间表提前至2029年，这得益于量子计算机硬件、量子纠错和算法方面的重大改进。

2019年，谷歌估计需要2000万个量子比特才能破解RSA加密。到2025年5月，谷歌将这一估计数字下调至100万个。今年2月，澳大利亚冰山量子公司的研究人员在预印本报告中表示，只需要10万个物理量子比特。

本周一，加州理工学院的研究人员表示，破解传统加密可能只需要1万个量子比特。周二，谷歌宣布椭圆曲线加密技术——保护加密货币的加密方式——可以用不到1200个逻辑量子比特破解。

"逻辑量子比特"这个术语意义重大。逻辑量子比特与普通的物理量子比特不同。物理量子比特容易出错且不稳定。因此，量子计算机制造商会将物理量子比特成倍使用，或三倍使用——或将1000个物理量子比特组合在一起——以补偿错误和不稳定性。量子纠错技术越好，制造一个可用逻辑量子比特所需的物理量子比特就越少，离实用量子计算机就越近。

今天上午，量子元素公司和AWS宣布共同开发了一款名为Constellation的工具，研究人员可以使用该工具在量子计算机的数字孪生体上测试他们的量子纠错方法——甚至可以测试尚未制造出来的量子计算机。

这类似于量子元素公司上个月宣布的数字孪生体，但之前的版本是为了帮助研究人员创造出错误更少的物理量子比特。

量子元素公司联合创始人兼首席执行官伊扎尔·梅达尔西表示，Constellation可通过量子元素公司获得，并在AWS上运行。该工具旨在帮助量子研究人员开发和测试纠错策略。

梅达尔西说，其他替代方案，如谷歌量子AI的热门Stim模拟器，并不能模拟所有潜在的错误源。"Stim使用了很多近似方法，这使其运行非常快速，"参与Constellation开发的量子元素公司研究科学家沈彤补充道，"延迟很低，但就是不够准确。"

"想象你是船长，想训练团队从A点到B点，"梅达尔西说。如果训练模拟器不考虑洋流或风力条件，团队在现实世界中就无法导航。

他表示，目前Constellation已经建模了多达97个量子比特的计算机，还可以用于更高配置的系统。

"我们知道如何让量子比特工作，"他说，"现在我们将其视为增加量子比特数量和降低噪音的工程任务。"

通过数字孪生体，研究人员甚至可以在物理计算机准备就绪之前就试验纠错技术。"你可以先解决问题，一旦硬件准备好，你插入即可，一切就绪，"他说。

梅达尔西拒绝透露服务成本，只是说"极其实惠"。此外，他表示，早期用户可以获得一个月的免费试用来测试该服务。

Q&A

Q1：Constellation工具是什么？它有什么作用？

A：Constellation是由量子元素公司和AWS共同开发的工具，研究人员可以使用它在量子计算机的数字孪生体上测试量子纠错方法，甚至可以测试尚未制造出来的量子计算机。该工具旨在帮助量子研究人员开发和测试纠错策略。

Q2：逻辑量子比特和物理量子比特有什么区别？

A：物理量子比特容易出错且不稳定，而逻辑量子比特是通过将多个物理量子比特组合在一起来补偿错误和不稳定性。量子纠错技术越好，制造一个可用逻辑量子比特所需的物理量子比特就越少，离实用量子计算机就越近。

Q3：为什么说Constellation比其他模拟器更准确？

A：其他替代方案如谷歌量子AI的Stim模拟器使用了很多近似方法，虽然运行速度很快、延迟很低，但不够准确，无法模拟所有潜在的错误源。而Constellation能够提供更精确的模拟环境，帮助研究人员在现实条件下进行有效测试。