量子战争：谷歌、微软和亚马逊在容错量子比特

继谷歌于 2024 年 12 月发布 Willow 之后，现在我们又在 2025 年 2 月的最后一周发布了两款新的量子芯片：微软的 Majorana 1 和亚马逊的 Ocelot。

亚马逊声称： “AWS 研究人员首次将猫量子比特技术与其他量子纠错组件结合到一块微芯片上，并借鉴微电子行业的工艺，以可扩展的方式进行生产。”

新量子芯片的背景

短短三个月内，三家不同的量子制造商相继推出三款新型量子芯片，这是一个惊人的进展。它们都试图解决量子计算的基本问题：量子态的脆弱性很容易受到最轻微的环境干扰的破坏。结果就是处理错误达到令人无法容忍的程度。

任何解决方案都需要复杂的量子纠错，这目前被认为是开发可用量子计算机的最大障碍——传统方法（如果量子可以被称为传统的话）是增加量子比特的数量。

这里的问题是，要提供一个工作量子位（我们可称之为逻辑量子位），需要大量的纠错量子位（我们可称之为物理量子位）。本质上，这需要在许多（非常多）物理量子位之间共享信息才能实现一个逻辑量子位。正是巨大的物理量子位数量阻碍了可扩展量子计算机的发展。纠错是解决方案的重要组成部分，它大大减少了必要的物理量子位的数量。

QuSecure 创始人兼首席执行官 Rebecca Krauthamer 评论道：“量子计算不是一种万能的技术。构建量子计算机的方法有很多种，每种方法都有不同的权衡。”这些新芯片都采用了不同的方法来减少量子误差；因此，在研究 Ocelot 如何尝试解决量子误差问题之前，我们应该总结 Willow 和 Majorana 1 方法并进行比较。

Willow

Lastwall 首席技术官 Troy Nelson 评论道，通过使用超导量子比特，“Willow 已经能够通过改进物理量子比特测量的方式来降低位翻转和相位翻转误差的误差率。”

SandboxAQ 网络安全总经理 Marc Manzano 补充道：“谷歌的 Willow 专注于提高量子比特相干性并降低错误率，旨在随着量子比特数量的增加而减少错误。”

谷歌在 12 月的公告中证实了这一点：“利用我们在量子纠错方面的最新进展，我们能够将错误率降低一半。换句话说，我们实现了错误率的指数级降低。”

该公司声称其纠错能力已达到“低于阈值”，其中“阈值”是错误率的理论水平。低于阈值意味着可以构建任意大小的量子计算机。

有关 Willow 芯片的更多信息，请参阅《Google 的 Willow 芯片标志着后量子密码迁移的紧迫性》。

马约拉纳 1

微软的 Majorana 1不使用超导量子比特。“它采用一种完全不同的路径，用拓扑量子比特构建量子比特，”Krauthammer 解释道，“旨在通过使用称为 Majorana 零模式的奇异量子态来实现更稳定和容错的系统。在微软发布 Majorana 1 之前，这只是理论上的。”